แผ่นดินไหว สึนามิ อุบัติภัยธรรมชาติที่หนักขึ้นทุกวัน

              ภัยพิบัติแผ่นดินไหวขนาด 9 ริกเตอร์ ที่เกิดขึ้นในทะเลด้านตะวันออกของเมืองเซนได ประเทศญี่ปุ่น ซ้ำด้วยคลื่นสึนามิสูงเกิน 10 เมตร โถมเข้าฝั่งด้วยความเร็วแปดร้อยกิโลเมตรต่อชั่วโมง เมื่อวันที่ 11 มี.ค.2554นั้น ได้สร้างความเสียหายต่ออาคาร บ้านเรือน ถนน โครงสร้างพื้นฐาน รถไฟ เครื่องบิน ยานพาหนะ และอุปกรณ์ทุกชนิดที่ขวางหน้า คร่าชีวิตมนุษย์จำนวนกว่า 20,000 คน แผ่กระจายเป็นอาณาบริเวณกว้างขวางปราศจากขอบเขต และสร้างความหวาดผวาแก่มนุษยชาติ โดยเฉพาะชาวญี่ปุ่นผู้ซึ่งเป็นต้นตำรับของตำนานสึนามิ และซ้ำร้ายเมื่อโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ฟุกุชิม่า ไดอิชิ ของบริษัทการไฟฟ้าโตเกียว ซึ่งตั้งอยู่ใกล้ชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของญี่ปุ่นได้รับผลกระทบ เป็นความเสียหายอย่างหนักนั้น ถือเป็นอุบัติภัยที่ควรจะมีอยู่แต่ในตำราที่เป็นจินตนาการเท่านั้น แต่ที่เกิดขึ้นจริงครั้งนี้สร้างผลกระทบความเสียหายเลวร้ายกว่าที่เคยถูก บันทึกว่าเป็นความเลวร้ายที่สุดสำหรับอุบัติภัยในประเภทเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นกรณีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ทรีไมล์ไอส์แลนด์ในสหรัฐฯ หรือ เชอร์โนบิลในรัฐยูเครนสหภาพโซเวียต

   เมื่อเกิดแผ่นดินไหวโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ฟุกุชิม่าแห่งนี้จะหยุดทำงาน ทันทีโดยอัตโนมัต แต่แรงปะทะและน้ำท่วมของสึนามิทำให้อุปกรณ์ในห้องควบคุมชั้นล่าง ระบบการสื่อสารทั้งหมดซึ่งเป็นหัวใจของการควบคุมอัตโนมัติและระบบไฟฟ้าสำรอง เสียหายหยุดทำงานพังพินาศ ทำให้การหล่อน้ำเพิ่มความเย็นเพื่อลดอุณหภูมิแก่เชื้อเพลิงซึ่งเป็นแท่งยูเร เนี่ยม ครอบด้วยโลหะเซอร์โคเนี่ยมจุ่มอยู่ในน้ำรวมกับแท่งควบคุมของเตาปฏิกรณ์ วิศวกรผู้ควบคุมได้พยายามทุกวิถีทางเพื่อควบคุมอุณหภูมิเตาปฏิกรณ์ ป้องกันไม่ให้แท่งเชื้อเพลิงร้อนจัดจนถึงขั้นหลอมละลายหรือระเบิดกระจาย กัมมันตรังสีออกสู่บรรยากาศ ลังเลกันอยู่นานก่อนตัดสินใจใช้น้ำทะเลมาช่วยหล่อเย็นแต่มาได้ผลมากนัก เพื่อลดความดันของก๊าซไฮโดรเจนที่กระจุกรวมตัวกันอยู่ในอาคารด้านนอกของเตา ปฏิกรณ์ เปิดให้ออกสู่บรรยากาศมีผลเสียตามมา เกิดการระเบิดเมื่อผสมเข้ากับออกซิเจน การระเบิดของไฮโดรเจนส่งผลให้หลังคาฝาครอบด้านนอกของเตาปฏิกรณ์เครื่องหนึ่ง เปิดออก เกิดการรั่วไหลของกัมมันตรังสีออกสู่บรรยากาศโดยรอบน่าสะพรึงกลัวอย่างยิ่ง แต่กระนั้นหน่วยดับเพลิงและป้องกันสาธารณภัยของญี่ปุ่นก็ยังไม่ย่อท้อ ยอมเสี่ยงชีวิตเพื่อฉีดน้ำดับเพลิงหล่อเลี้ยงลดอุณหภูมิให้แก่เตาปฏิกรณ์โดย เฉพาะหน่วยที่3 ซึ่งมีปัญหาวิกฤติที่สุดของจำนวนทั้งหมด6หน่วย กรณีนี้ถือเป็นบทเรียนที่ล้ำค่าของวิศวกรโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และบริษัทการ ไฟฟ้าโตเกียว

   โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ฟุกุชิม่าแห่งนี้ได้ถูกสร้างขึ้นด้วยภูมิปัญญาความรู้ สูงสุดความสามารถของวิศวกรชาวญี่ปุ่นที่ถือว่าจะให้ความปลอดภัยสูง มีความเสี่ยงน้อยที่สุดแห่งหนึ่งของโลก สามารถทนต่อความแรงของแผ่นดินไหวขนาด 9 ริกเตอร์สเกลได้ แต่เมื่อถูกกระแทกด้วยแรงกระแทกซ้ำแล้วซ้ำอีกของพลังน้ำมหึมาที่ความเร็ว 800 กม.ต่อชั่วโมงนั้น เป็นสิ่งที่เหนือความคาดหมายของวิศวกรผู้ออกแบบ เป็นผลให้ระบบไฟฟ้า การควบคุมอัตโนมัติและอุปกรณ์สำรองของความปลอดภัยทุกชนิดพังพินาศเป็นอัมพาต หมด ถึงกระนั้นวิศวกรและช่างชาวญี่ปุ่นก็ได้พยายามหามาตรการต่างๆทำงานแข่งกับ เวลาเพื่อที่จะควบคุมการทำงานของเตาปฏิกรณ์ทุกเครื่องให้อยู่ในภาวะที่ ปลอดภัยให้ได้แม้จะเสี่ยงกับความปลอดภัยของตนเองก็ตาม
    ประเทศญี่ปุ่นเป็นเกาะเล็กๆไม่มีทางเลือกสำหรับแหล่งพลังงานมากนัก พลังงานไฟฟ้าจากนิวเคลียร์จึงมีความจำเป็น มีจำนวนร้อยละ30ของพลังงานทั้งหมด

    ญี่ปุ่นรู้ว่าโรงไฟฟ้าของตนอยู่ในเขตแผ่นดินไหวที่รุนแรง เคยมีขนาด 8.6 ริกเตอร์ ใน ค.ศ.1700 และขนาด 8.4 ใน ค.ศ.1933 มาแล้วแต่เขาก็พยายามใช้ความรู้และประสบการณ์จากอุบัติภัยที่เลวร้ายที่สุด ในอดีตมาเป็นตัวกำหนดการออกแบบและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีให้มีความเสี่ยงน้อย ที่สุดในการออกแบบก่อสร้าง สำหรับกรณีนี้ใช้เทคโนโลยีเตาปฏิกรณ์ต้มน้ำให้เดือดเป็นไอที่อุณหภูมิสูงนำ ไปปั่นกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แต่ปัญหาอื่นๆเช่น การรวมตัวของไฮโดรเจนทำให้เกิดระเบิดขึ้นและความเสียหายของไฟฟ้าและอุปกรณ์ สำรองฉุกเฉินที่เสียหายจากน้ำและภัยสึนามินั้น เป็นสิ่งที่เกินความคาดหมาย ถือเป็นการเรียนรู้ที่แสนจะเจ็บปวด

    สาเหตุของแผ่นดินไหว
แผ่นดินไหวเป็นความเสี่ยงที่มนุษย์ต้องยอมรับโดยดุษณีภาพ แยกเป็นสองประเภท
1.เกิด จากภูเขาไฟที่ยังมีพลังงานอยู่ เมื่อหินลาวามีปริมาตรสะสมและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นทำให้เกิดระเบิด แรงระเบิดนี้ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ต่อเนื่องเป็นคลื่นแผ่นดินไหวสั่น สะเทือนไปรอบปริมณฑล มีของเขตจำกัด
2.เกิดจากการหดตัวและขยายตัว ของแผ่นพื้นชั้นใต้แผ่นดิน เกิดขึ้นเมื่อภูมิภาคในขอบเขตหนึ่งของพื้นที่ใต้ผิวโลกเกิดสภาวะเครียดหดตัว แยกออกจากพื้นที่ข้างเคียงอย่างฉับพลันทำให้ผิดรูปไปจากเดิม เป็นการปลดปล่อยพลังงานที่สะสมอยู่ในมวลสารของแผ่นดินออกมาในรูปของคลื่น แผ่นดินไหว เช่น ในกรณีของเซนไดและของวันที่ 26 ธ.ค.2547 ที่หมู่เกาะสุมาตรา อินโดนีเซีย ส่งผลเป็นคลื่นสึนามิเข้าฝั่งเป็นวงกว้าง สร้างความสูญเสียแก่ประชากรกว่า 150,000 ชีวิต ในจำนวนนี้มีคนไทยเสียชีวิตไปด้วย 5,000 คน     

    คลื่นแผ่นดินไหวนี้จะกระจายตัวออกไปอย่างต่อเนื่องรอบทุกทิศ สร้างรอยปริ แตกแยกทั้งแนวตั้ง ทางลึกและแนวนอนไปตามผิวพื้นโลกในขนาดความถี่ต่างๆกันระหว่าง 2-7ไมล์ต่อวินาที ทำให้เกิดความสั่นสะเทือน เปลี่ยนแปลง เสียหายต่อโครงสร้างทางกายภาพของธรรมชาติ และโครงสร้างทั้งหลายที่เปลี่ยนแปลงจากธรรมชาติหรือที่ถูกปลูกสร้างด้วยน้ำ มือมนุษย์ปราศจากขอบเขต ปริมาตรมวลสารของโลกที่หดยืดหรือแยกตัวนี้ เมื่อคำนวณจากพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมาแล้วจะมีจำนวนมากถึง 2,000,000 ลูกบาตรไมล์ ในความลึกของจุดที่เกิดแผ่นดินไหวระหว่าง 30-450 ไมล์จากผิวโลก หลังจากแผ่นดินที่ไหวรุนแรง จะมีปรากฏการแผ่นดินไหวย่อยๆตามมาทิ้งระยะห่างไม่แน่นอน อาจเป็นวันหรือเป็นปีนานถึง15ปี

   
พื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหว
    อาจเกิดบ่อยตามอาณาบริเวณของเส้นร่องร้าวของพื้นโลกและเป็นครั้งคราวในแห่ง อื่น นักวิชาการจะอาศัยสถิติที่บันทึกไว้ เช่นพื้นที่ตามขอบของมหาสมุทรแปซิฟิกฝั่งทวีปอเมริกาและเอเชียในมหาสมุทร อินเดีย หมู่เกาะอินโดนีเซีย ประเทศพม่าตอนบนและประเทศจีนเป็นต้น
      นับตั้งแต่แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ขนาด 8.3 ริกเตอร์ วันที่ 18 เม.ย.2449 ทำให้ชาวซานฟรานซิสโกเกิดเพลิงไหม้ทั้งเมืองติดต่อกัน 3 วันเป็นต้นมา ประเทศสหรัฐอเมริกาได้ให้ความสนใจค้นคว้าเกี่ยวกับแผ่นดินไหวเป็นพิเศษ
      อาจกล่าวได้ว่าจากสถิติความเสียหายจากแผ่นดินไหว มีแนวโน้มที่จะรุนแรงมากยิ่งขึ้นเป็นลำดับ
     17 ส.ค.2542 แผ่นดินไหวที่ตุรกี ขนาด 7.4 ริกเตอร์ มีผู้เสียชีวิต 16,000 คน
     27 ก.ย.2542 แผ่นดินไหวที่ไต้หวัน ขนาด 7.6 ริกเตอร์ มีผู้เสียชีวิต 2,300 คน
    ใน พ.ศ.2551 ที่ประเทศจีน มีผู้เสียชีวิต 85,000 คน
    ใน พ.ศ.2553 ที่ประเทศเฮติ มีผู้เสียชีวิต 224,000 คน และที่สุมาตรา มีผู้เสียชีวิตกว่า 226,000 คน
     และล่าสุดที่เซนได ประเทศญี่ปุ่น ขนาด 9 ริกเตอร์ คาดว่ามีผู้เสียชีวิตมากกว่า 20,000 คน ที่มีจำนวนไม่มากนัก เพราะญี่ปุ่นเป็นชาติที่เตรียมพร้อมเสมอสำหรับภัยพิบัติแผ่นดินไหว

   
การเปรียบเทียบความรุนแรงของแผ่นดินไหว
    จากเดิมใช้เมอร์แคลลี่สเกลเป็น 12 ระดับ ปัจจุบันปรับเปลี่ยนเป็นริกเตอร์สเกล โดย ซี เอฟ ริกเตอร์ และกูเต็นเบิร์ก โดยใช้ขนาดความแรงของคลื่นที่วัดได้จากแผ่นดินไหวทำเทียม มีระยะห่างจากจุดที่เกิด 100 กม. เวลา 0.8 วินาที ขยาย 2,800 เท่า ให้ความแรงของคลื่นที่วัดได้เท่ากับ 1 ไมครอน (0.001 ม.ม.) ของเครื่องมือวัดไซสโมแกรม ถือเป็นหนึ่งหน่วยของริกเตอร์ แต่ละหน่วยมีความรุนแรงต่างกันสิบเท่าตัว

    
การออกแบบทางวิศวกรรม
     ในสหรัฐอเมริกาการออกแบบโครงสร้างอาคาร การติดตั้งอุปกรณ์ตามพื้นที่ให้สามารถต้านการสั่นสะเทือนเสี่ยงกับ ปรากฏการณ์แผ่นดินไหวเรียกว่า เอ็มซีอี ปกติจะขึ้นอยู่กับระดับของแรงถ่วงของโลกระหว่าง 0.07-0.08 ของแรงถ่วงของโลก
       สำหรับประเทศไทยจากสถิติ 30 ปี มีแผ่นดินไหวประมาณ  ครั้งขนาดเบา มิได้สร้างความเสียหาย
      จากสถิติใกล้เคียง
วันที่ 26 ธ.ค.2547 ขนาด 9 ริกเตอร์ ศูนย์กลางที่หมู่เกาะสุมาตราเหนือ
วันที่ 22 ม.ค.2546 ขนาด 7.3 ริกเตอร์ ศูนย์กลางที่หมู่เกาะสุมาตรา
วันที่ 22 ก.ย.2546 ขนาด 7.3 ริกเตอร์ จุดศูนย์กลางอยู่เหนือกรุงย่างกุ้งประเทศพม่า 355 กม.
     ครั้งหลังสุดได้สร้างแรงสั่นสะเทือนให้อาคารสูงในกรุงเทพฯเล็กน้อย คาดว่าการออกแบบของวิศวกรโครงสร้างสำหรับประเทศไทยควรจะอยู่ระหว่างร้อยละ 6 ของแรงโน้มถ่วงของโลก (0.06g)

เรียบเรียงโดย นายสมเกียรติ พงษ์กันทา วิศวกรอิสระ