วันพฤหัสบดีที่ 25 กรกฎาคม พ.ศ. 2567

การจุดระเบิดด้วยคลื่นวิทยุ MO Memoir : Thursday 25 July 2567

ในปีค.ศ. ๑๘๘๗ (พ.ศ. ๒๔๓๐) Heinrich Rudolf Hertz ได้ทำการทดลองที่แสดงให้เห็นการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยการใช้อุปกรณ์ที่สร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยการใช้ประกายไฟฟ้าที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ Spark-gap transmitter (ตัวซ้ายมือในรูปที่ ๑ ข้างล่าง) เป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ และใช้เสาอากาศตัวนำรูปวงกลมที่ปลายทั้งสองข้างห่างกันเล็กน้อย การทดลองของ Hertz แสดงให้เห็นว่าคลื่นวิทยุจากเครื่องส่ง สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดเสาอากาศได้ โดยเห็นได้จากการมีประกายไฟฟ้าเกิดขึ้นที่ปลายขดลวดเสาอากาศที่จ่อเข้าใกล้กัน (โดยไม่สัมผัสกัน)

รูปที่ ๑  อุปกรณ์การทดลองของ Hertz (รูปจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz)

Contactless smart card ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันก็ทำงานด้วยหลักการนี้ โดยในตัวบัตรจะมีชิปและเสาอากาศฝังอยู่ภายใน เมื่อเรานำบัตรไปใกล้กับเครื่องอ่าน เสาอากาศของบัตรจะรับสัญญาณวิทยุจากเครื่องอ่าน แปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อใช้ชิปประมวลผลที่ฝังอยู่ในบัตรทำงาน และส่งคลื่นวิทยุตอบกลับไปยังเครื่องอ่าน

สามสิบปีที่แล้วตอนกลับมาสอนหนังสือใหม่ ๆ ในช่วงบ่ายเวลาสอนที่ห้องเรียนด้านทิศตะวันตกของอาคาร จะมีปัญหาเรื่องคลื่นวิทยุจากสถานีวิทยุของมหาวิทยาลัย ที่สายสัญญาณลำโพงของห้องเรียนนั้นมันรับเอาไว้ได้ และส่งเป็นสัญญาณเสียงของสถานีวิทยุออกที่ลำโพง แม้ว่าจะปิดเครื่องขยายแล้วก็ตาม เรียกว่าเรียนกันไปก็ฟังเพลงไปด้วย

ในช่วงหนึ่งมีการแข่งกันระหว่างค่ายโทรศัพท์มือถือ ผู้ให้บริการมือถือรายหนึ่งโฆษณาว่าใช้โทรศัพท์กำลังส่ง 2 วัตต์ ทำให้พื้นที่ใช้งานครอบคลุมกว่าคู่แข่ง (ที่ใช้โทรศัพท์มือถือกำลังส่งน้อยกว่า) แต่โทรศัพท์มือถือกำลังส่งแรงนี้ก็ก่อปัญหาในระหว่างการประชุมสัมมนาเป็นประจำจนเป็นที่รู้จักกัน ถึงขนาดต้องมีการประกาศขอความร่วมมือให้ผู้ที่ใช้โทรศัพท์เจ้าดังกล่าวช่วยกรุณาปิดเครื่องระหว่างการประชุม เพราะเวลาที่มีการโทรเข้าหรือโทรออกด้วยเครื่องดังกล่าว จะมีเสียงเข้าไปรบกวนระบบเครื่องเสียงของการประชุม จนไม่สามารถใช้งานได้ในจังหวะนั้น

อันตรายที่เกิดจากการที่คลื่นวิทยุสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในสายไฟได้นั้นเป็นที่รู้จักกันมานานพอสมควร โดยเฉพาะในวงการที่เกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าในการจุดระเบิดวัตถุระเบิด เช่นในการทำเหมือง หรือในเรือรรบที่เต็มไปด้วยวัตถุระเบิดและเครื่องส่งวิทยุกำลังส่งสูง (รวมเรดาห์ด้วย)

ในปีค.ศ. ๑๙๙๘ ทาง NASA ได้ทำการศึกษาความเสี่ยงของคลื่นวิทยุในการจุดระเบิดถังเชื้อเพลิงของอากาศยาน (น้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าด) และได้ทำรายงานเผยแพร่ในปีค.ศ. ๒๐๐๐ (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ เอกสารเกี่ยวกับความเสี่ยงที่คลื่นวิทยุจะทำให้เกิดการจุดระเบิดในถังเก็บเชื้อเพลิงของอากาศยาน

ในปีค.ศ. ๒๐๐๒ (พ.ศ. ๒๕๔๕) ทาง British Standard Institute (BSI) ได้ออกมาตรฐาน BS 6656:2002 "Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation. Guide" (Published ๓๐ ตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๒ และ Withdrawn เมื่อ ๒๑ พฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๑๙) โดยทางสหภาพยุโรปได้นำไปใช้เป็นมาตรฐาน PD CLC/TR 50427:2004 "Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation. Guide"

Symposium ของ Institute of Chemical Engineer ของประเทศอังกฤษ (IChemE) ระหว่างวันที่ ๑๕ - ๑๗ เมษายน ค.ศ. ๒๐๐๘ มีบทความที่กล่าวถึงการประเมินความเสี่ยงของโรงงานที่จะเกิดการระเบิดจากการจุดระเบิดด้วยคลื่นวิทยุ (รูปที่ ๓) ในระยะ ๓๐ กิโลเมตรจากแหล่งกำเนิด โดยแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุหลักที่นำมาพิจารณาได้แก่ สถานีวิทยุ สถานีเรดาห์ เรือเดินสมุทรที่เดินทางผ่าน (เพราะโรงกลั่นน้ำมันและปิโตรเคมีจำนวนมากใช้การขนส่งสินค้าและวัตถุดิบทางเรือ จึงตั้งอยู่ใกล้กับท่าเรือขนาดใหญ่ นิคมอุตสาหกรรมที่มาบตาพุดก็เป็นแบบนั้น) และ "เสาสัญญาณโทรศัพท์เคลื่อนที่" โดยเฉพาะตัวเสาสัญญาณโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เป็นสิ่งใหม่และมีการเพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อย ๆ และอยู่ใกล้กับโรงงานขึ้นเรื่อย ๆ

รูปที่ ๓ บทความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงของคลื่นวิทยุที่จะทำให้เกิดการจุดระเบิดในโรงงาน เผยแพร่ในงานประชุมวิขาการที่จัดโดย Institute of Chemical Engineer ของประเทศอังกฤษ

การแพร่หลายของเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่จัดว่าเป็นเครื่องส่งวิทยุขนาดเล็กทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับอันตรายจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่จะมีต่อผู้ใช้งาน (เพราะเป็นการนำเอาเครื่องส่งวิทยุมาแนบกับศีรษะ) และอันตรายที่อาจเกิดจากการเกิดอาร์คจากโครงสร้างโลหะต่าง ๆ (ที่ไม่ได้ออกแบบมาให้เป็นเสารับสัญญาณวิทยุ) ที่อาจก่อให้เกิดการจุดระเบิดไอเชื้อเพลิงได้ เพราะแม้ว่ากำลังส่งของโทรศัพท์เคลื่อนที่จะต่ำ แต่การใช้งานนั้นมันอยู่ใกล้กับโครงสร้างโลหะที่เราไม่ได้ต้องการให้มันเป็นเสารับสัญญาณวิทยุ

ในปีค.ศ. ๒๐๐๖ (พ.ศ. ๒๕๔๙) บริษัทโทรศัพท์เคลื่อนที่ Ericsson ได้ออกบทความเรื่อง "Radio waves and health" (ช่วงเวลานั้นเป็นช่วงที่เริ่มใช้ระบบโทรศัพท์ 3G) เนื้อหาบางส่วนนำมาแสดงในรูปที่ ๔ ข้างล่าง

รูปที่ ๔ เนื้อหาบางส่วนจากเอกสารที่จัดทำโดยบริษัท Ericsson

ในบทความนั้นกล่าวว่า (ในช่วงเวลานั้น) เครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่จะส่งคลื่นวิทยุด้วยกำลังส่งที่เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด กล่าวคือ 0.5 วัตต์หรือต่ำกว่า ส่วนกำลังส่งนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยเช่น อยู่ห่างจากเสารับสัญญาณมากน้อยแค่ไหน (ถ้าอยู่ใกล้ก็จะใช้กำลังส่งต่ำ), โทรศัพท์อยู่ระหว่างการโทรเข้า-ออก (ซึ่งเป็นช่วงที่ใช้กำลังส่งสูงและต่อเนื่อง) แต่ถ้าอยู่ในโหมด standby หรือ silence mode ก็จะใช้กำลังส่งต่ำหรือมีการส่งเป็นระยะ

จากการที่กำลังส่งของเครื่องโทรศัพท์เคลื่อนที่ยุคหลังนั้นมีกำลังส่งที่ต่ำลง การศึกษาของบริษัท Ericsson จึงได้ข้อสรุปว่า ณ องค์ความรู้ที่มีอยู่จนถึงเวลานั้น สำหรับการใช้งานปรกตินั้น ความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดอันตรายต่อร่างกายของผู้ใช้ หรือทำให้เกิดการจุดระเบิดในสถานีบริการน้ำมันจึงมีน้อยมาก บทความเองไม่ได้ใช้คำว่าไม่มีโอกาสเกิดเลย เพราะก็บอกไม่ได้ว่าในอนาคตถัดจากนั้นจะมีการเพิ่มกำลังส่งหรือมีการผลิตเครื่องโทรศัพท์กำลังส่งสูงออกมาจำหน่ายหรือไม่

ที่เล่ามาตั้งแต่ต้นเป็นเรื่องของการจุดระเบิดด้วยประกายไฟที่เกิดจากคลื่นวิทยุ แต่ไม่ได้หมายความว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั้นสามารถนำไปใช้งานได้ใน Hazardous area เพราะตัวโทรศัพทเคลื่อนที่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงโอกาสที่ตัวอุปกรณ์เองจะสามารถจุดระเบิดไอผสมของเชื้อเพลิงได้ ไม่ว่าจะเป็นในขณะใช้งานปรกติหรือมีเหตุการณ์ผิดปรกติ (เช่นทำโทรศัพท์หล่นกระแทกพื้นจนมีชิ้นส่วนแตกกระจาย)

รูปที่ ๕ ตัวอย่างโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เป็นชนิด Intrinsic safe สำหรับใช้งานใน Hazardous area Zone 1 คือไอระเหย, Zone 21 คือฝุ่น ส่วน Div 1 คือมีโอกาสที่เชื้อเพลิงจะปรากฎต่อเนื่องหรือเป็นระยะเวลานาน

รูปที่ ๕ เป็นโฆษณาโทรศัพท์ที่ทางผู้ผลิตให้การรับรองว่าเป็นชนิด Intrinsic safe ที่สามารถนำไปใช้งานได้ใน Hazardous area Zone1/21 และ Division 1 ส่วนที่ว่า "Intrinsic safe" เป็นอย่างไรนั้นสามารถอ่านได้ในบทความเรื่อง "อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับ Hazardous area" ที่เขียนเผยแพร่บน blog ไปเมื่อวันเสาร์ที่ ๒๐ กรกฎาคม ๒๕๖๗ ที่ผ่านมา

ทีนี้ก็มาถึงประเด็นที่มีการถกเถียงกันว่า "โทรศัพท์เคลื่อนที่สามารถทำให้เกิดการจุดระเบิดในระหว่างการเติมน้ำมันรถที่สถานีบริการน้ำมันได้ไหม" และกฎข้อนี้ควรจะยังคงอยู่หรือไม่ เพราะในปัจจุบันมันไม่ได้เกี่ยวข้องกับเฉพาะโทรศํพท์เคลื่อนที่ แต่ยังรวมไปถึงเครื่องรูดบัตรต่าง ๆ ที่ใช้ตอนชำระเงินค่าน้ำมันด้วย (เพราะใช้การสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุเหมือนกัน) ซึ่งตรงนี้มันมีหลายประเด็นที่ต้องพิจารณา เช่น

๑. ชนิดของเชื้อเพลิงที่ทำการเติม ซึ่งในกรณีของสถานีบริการน้ำมัน ตัวที่สามารถก่อให้เกิดไอระเหยนอากาศที่เข้มข้นพอที่จะเกิดการระเบิดได้ก็เห็นมีแต่น้ำมันเบนซินเพราะมีอุณหภูมิจุดวาบไฟต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ส่วนน้ำมันดีเซลนั้นมีอุณหภูมิจุดวาบไฟสูงกว่าอุณหภูมิห้อง จึงไม่เป็นตัวปัญหา

๒. บริเวณที่มีความเข้มข้นไอระเหยเชื้อเพลิงสูงมากพอที่จะเกิดการระเบิดได้ ซึ่งตรงนี้ก็จะอยู่ตรงบริเวณจุดเติมน้ำมันเข้าถัง เพราะเมื่อน้ำมันไหลลงไปในถัง ไอระเหยของน้ำมันก็จะไหลย้อนออกมา ส่วนที่ว่าจะฟุ้งกระจายไปได้แค่ไหนก็ยังขึ้นกับหัวจ่ายอีก ในกรณีที่หัวจ่ายน้ำมันนั้นมีการติดตั้งระบบควบคุมไอน้ำมันเชื้อเพลิง (vapour recovery system) ที่มีการดูดเอาไอระเหยน้ำมันกลับไป ปริมาณการรั่วไหลก็จะต่ำและกินบริเวณที่แคบกว่าหัวจ่ายที่ไม่มีการติดตั้งระบบดังกล่าว

๓. โอกาสที่จะเกิดประกายไฟจากคลื่นวิทยุที่โทรศัพท์เคลื่อนที่ปลดปล่อยออกมา เนื่องจากโทรศัพท์เคลื่อนที่ในปัจจุบัน (ส่วนจะเป็นทั้งหมดหรือเปล่านั้นไม่รู้) ใช้กำลังส่งที่ต่ำ ดังนั้นโอกาสที่จะทำให้เกิดประกายไฟฟ้าจากคลื่นวิทยุที่ตัวถังรถยนต์จึงควรต่ำ (แบบที่เอกสารที่ ericsson จัดทำกล่าวไว้) และปรกติสำหรับรถยนต์นั้นก็ไม่มีใครใช้โทรศัพท์ตรงบริเวณจุดเติมน้ำมันเข้าถัง

แต่ในกรณีของรถมอเตอร์ไซค์นั้นจะว่าไปมันก็มีเรื่องที่น่าจะทำการศึกษาอยู่เหมือนกัน เพราะรถมอเตอร์ไซค์มีรุ่นที่มีที่เก็บของอยู่ใต้เบาะนั่งและมีถังน้ำมันก็อยู่ใต้เบาะนั่ง และถ้ามีการเก็บโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เปิดเครื่องทิ้งไว้ไว้ในที่เก็บของดังกล่าว และระหว่างการเติมน้ำมันนั้นมีสัญญาณโทรศัพท์เรียกเข้ามายังโทรศัพท์เครื่องนั้นพอดี ทำให้โทรศัพท์เคลื่อนที่เครื่องนั้นเพิ่มกำลังส่งสูงขึ้น มันจะมีโอกาสทำให้เกิดประกายไฟจากการเหนี่ยวนำของคลื่นวิทยุหรือไม่ ตรงจุดนี้เท่าที่ค้นดูก็ยังไม่พบว่ามีการศึกษาในเรื่องดังกล่าว

๔. สภาพอากาศที่ชื้นในบ้านเรา (แม้ในหน้าหนาว) ทำให้ไม่เกิดไฟฟ้าสถิตสะสมที่ตัวเรา และจะว่าไปมันก็ไม่มีการศึกษาใด ๆ ที่บอกว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่ทำให้การสะสมไฟฟ้าสถิตสูงขึ้น (ที่ค้นดูเห็นมีแต่ประเภทเขาว่ามาและบอกต่อ ๆ กันมา โดยไม่มีหลักฐานการศึกษาทางวิทยาศาสตรยืนยัน)

๕. การจุดระเบิดด้วยโทรศัพท์เคลื่อนที่ไม่จำเป็นต้องเกิดจากคลื่นวิทยุ แต่สามารถเกิดจากความบกพร่องของตัวโทรศัพท์เคลื่อนที่ หรือการตกกระแทกที่อาจทำให้เกิดประกายไฟจากการตกกระแทกเอง หรือเกิดประกายไฟจากการที่ชิ้นส่วนแตกกระจาย (โดยเฉพาะถ้ามีการกระเด็นหลุดออกมาของตัวแบตเตอรี่)

๖. การจ่ายเงินด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมักกระทำหลังจากเติมน้ำมันเสร็จและปิดฝาถังน้ำมันแล้ว ดังนั้นไอระเหยของน้ำมันเชื้อเพลิงจึงฟุ้งกระจายไปมากแล้ว และไอระเหยน้ำมันนั้นหนักกว่าอากาศ จึงไม่สะสมในที่สูง และการจ่ายมักไม่ได้กระทำตรงบริเวณฝาถังน้ำมัน (ที่เห็นเป็นประจำคือบริเวณที่นั่งคนขับ ซึ่งคนขับจำนวนไม่น้อยก็ไม่ได้ลงจากรถ) และมักกระทำกันในระดับที่สูงระดับขอบล่างของกระจกประตู ทำให้โอกาสที่อุปกรณ์ดังกล่าวจะจุดระเบิดไอน้ำมันในขณะใช้งานจึงต่ำ (เว้นแต่ทำตกกระแทกพื้น และบริเวณพื้นนั้นมีไอระเหยน้ำมันสะสมมากเพียงพอ)

สำหรับโทรศํพท์เคลื่อนที่ที่ใช้งานกันทั่วไปในปัจจุบันนั้น (ที่ไม่ได้มีการทดสอบรับรองว่าสามารถใช้ได้ใน Hazardous area) ในขณะนี้ยังไม่เห็นมีใครกล้าออกมารับรองว่ามีคุณลักษณะที่เป็นชนิด Intrinsic safe และแม้ว่าจะไม่มีเหตุการณ์ที่ได้รับการยืนยันว่าเกิดการระเบิดจากโทรศัพท์เคลื่อนที่ปรากฎ แต่นั่นก็ไม่ได้หมายความว่ามันไม่มาสิทธิทำให้เกิด แต่ที่ไม่เกิดอาจเป็นเพราะสำหรับการใช้งานตามปรกตินั้น โอกาสที่จะมีการใช้โทรศัพท์ระหว่างการเติมน้ำมันไม่ได้มีมาก และการใช้งานดังกล่าวก็ไม่ได้อยู่บริเวณจุดเติมน้ำมันเข้าถังในขณะที่ทำการเติมน้ำมัน

ในเมื่อผู้ผลิตโทรศัพท์เคลื่อนที่ที่เราใช้งานกันทั่วไป ยังไม่รับรองเลยว่าโทรศัพท์ของเขาไม่สามารถจุดระเบิดไอระเหยน้ำมันเชื้อเพลิงได้ (คือไม่รับรองว่ามีคุณสมบัติเป็น intrinsic safe device) เราซึ่งเป็นผู้ไม่มีส่วนได้ส่วนเสีย จึงไม่ควรไปทำการรับรองแทนเขา

ไม่มีความคิดเห็น: