Secuencia de la Prueba


Introducción.

Siempre se debe de operar una central nuclear manteniendo los siguientes Objetivos de Protección:

  • Asegurar la subcriticidad; es decir, asegurar la parada del reactor. Este objetivo no se cumplía en ese momento por tres motivos:

·             Bloqueo los disparos automáticos.

·             Grado de inestabilidad existente.

·             Lentitud de entrada de las barras de control.

  • Asegurar la refrigeración del núcleo. Este objetivo no se cumplía durante la prueba, al tener desconectados los sistemas de refrigeración.
  • Asegurar el confinamiento de la radiactividad. Este objetivo no se cumplía pues no existía edificio de contención.

Conclusión: En el momento de la prueba no se cumplía ninguno de los Objetivos de Protección

Secuencia de la prueba:

25 de abril:

01:00 Se comenzó a bajar gradualmente la potencia.

14:00 El reactor quedó funcionando a un 50 % de potencia, a unos 1600 Mw térmicos. Como parte del procedimiento establecido, se desconectó el “Sistema de Emergencia para el Enfriamiento del Núcleo” (ECCS) para impedir que éste interrumpiera la prueba más tarde.

En ese punto, las autoridades del control de electricidad en Kiev, requirieron que se lo mantuviera por necesidades de la red eléctrica. Continuar con la prueba causaría una interrupción en el suministro de energía en Kiev. La central quedó operando a 1600 Mw (t) esperando la autorización para iniciar la experiencia, cosa que ocurrió  a las 23:00.

23:10 Con operadores sin nivel de jefatura, se comenzó a bajar la potencia del reactor, de acuerdo al plan estipulado previamente por la Administración. Esto provocó la condensación del vapor presente en el núcleo. Como el agua absorbe más neutrones que el vapor, esto introdujo reactividad negativa tendiendo al “Envenenamiento por Xenón”.

Envenenamiento por Xenón: Si la “reactividad” es negativa la población neutrónica disminuye y el reactor tiende a apagarse. Adicionalmente, al bajar la potencia del reactor se produce un fenómeno conocido como envenenamiento por xenón. Entre los productos de fisión que se producen dentro del reactor, se encuentra el xenón, un gas muy absorbente de neutrones. Mientras el reactor está en funcionamiento de modo normal, se producen tantos neutrones que la absorción es mínima, pero cuando la potencia es muy baja o el reactor se detiene, la cantidad de xenón 135 aumenta e impide restablecer la reacción en cadena por varios días.

Una hora después:

26 de abril:

00:05 La potencia del Reactor ya había bajado hasta 720 Mw (t) y continuaba bajando. Hoy se sabe que por el “Coeficiente de Vacío Positivo” (coeficiente positivo de huecos), este era el límite de operación segura de los reactores RBMK.

23 minutos después:

00:28 La potencia del Reactor ya había bajado hasta 500 Mw (t). En este punto el control fue transferido al “Sistema de Regulación Automático”. Por un fallo de operación al pasarle datos al sistema o por un fallo del sistema mismo, que no respondió a la señal, se insertaron las barras de control para disminuir la potencia del reactor y ésta cayó hasta los 30 Mw (t).

4 minutos después:

00:32 Con 30 Mw(t) ya había comenzado el envenenamiento por xenón y para evitar la parada del reactor, sin pedir autorización de un jefe según estipulaban los procedimientos, aumentaron la potencia subiendo las barras de control, quedando insertas pocas barras moderadoras, dejando menos de las 26 barras estipuladas como límite.

30 minutos después:

01:00 La potencia del Reactor se había recuperado hasta 200 Mw (t). Aún en este nivel, pero muy por debajo de los 700 Mw (t) del límite, la prueba no debió   continuar, pero los operadores continuaron con ella.

3 minutos después:

01:03 Como parte del Procedimiento el operador conectó una bomba adicional al sistema de enfriamiento, incrementando el caudal de agua hacia el núcleo, aumentando con ello la “reactividad negativa”.

4 minutos después:

01:07 Como parte también del Procedimiento, el operador conectó una segunda bomba adicional al sistema de enfriamiento, incrementando aún más el caudal de agua hacia el núcleo, eliminando calor del núcleo muy rápidamente, aumentando aún más la “reactividad negativa” y reduciendo el nivel de agua en el Separador de Vapor.

Evitando que el reactor se apague: Esta situación produjo preocupación en los operadores, ya que el reactor se apagaba inexorablemente. Entonces, decidieron extraer casi todas las barras manuales de control del núcleo (posiblemente dejaron sólo 8), algo que no estaba permitido por los manuales de operación que estipulaban un mínimo absoluto de 15 barras. Fue posible porque el diseño no contemplaba el enclavamiento del mecanismo. En cualquier caso era de suponer que las barras automáticas permanecían en su lugar incrementando el número real de barras de control.

8 minutos después:

01:15 Con el reactor operando prácticamente sin barras, se alcanzó un 7 % de potencia, en un estado de alta inestabilidad. El reactor poseía un sistema automático de control de caudal por los canales. Al trabajar a tan baja potencia, el sistema hubiese tendido a la parada. Para evitarlo, los operadores desconectaron el sistema de parada por caudal e iniciaron el control manual del mismo. Nuevamente, la falta de enclavamientos permitió esta maniobra.

6 minutos después:

01:21 El operador redujo el flujo de agua para estabilizar el nivel de agua en el separador de vapor hasta que le pareció normal. Esto redujo el enfriamiento del núcleo.

1 minuto después:

01:22 Una espontánea formación de vapor comenzó en el núcleo.

45 segundos después:

01:22:45 Aunque el funcionamiento era anormal, los indicadores que recibía el operador parecían indicar que el sistema se encontraba estable.

La Prueba:

20 segundos después:

En ese momento, casi todo el refrigerante estaba condensado en el núcleo.

01:23:04 Se decidió desconectar la turbina de la línea de vapor, para iniciar la prueba. Este era el paso previsto en la prueba. Para poder hacerlo, los operadores tuvieron que hacer lo propio con otros sistemas de emergencia.

6 segundos después:

01:23:10 En el tiempo previsto de aproximadamente 10 segundos, las barras automáticas de control se sacaron del núcleo para compensar la baja en la reactividad que sigue normalmente al cerrado de la turbina, porque normalmente esto hace aumentar la presión en el sistema de enfriamiento, pero esta baja de reactividad, que era lo esperado, no ocurrió, porque el sistema estaba operando a baja potencia.

25 segundos después:

01:23:35 Al desconectar la turbina, las bombas comenzaron a alimentarse por la tensión producida por el generador durante el frenado inercial. La tensión fue menor y las bombas trabajaron a menor velocidad. Entonces, se formaron burbujas de vapor en el núcleo, insertando una altísima reactividad por el “Coeficiente de Vacío Positivo” (positive void coefficient) que pesaba sobre el diseño del reactor, significando el riesgo de inestabilidad, con riesgo de recalentamiento y, por lo tanto sobrevino un brusco incremento de potencia. El vapor en el núcleo comenzó a incrementarse descontroladamente en cadena. A mayor vapor menor reactividad negativa y mayor incremento de la potencia, porque se reduce el efecto moderador del agua.

15 segundos después:

01:23:40 el operador presionó el botón de emergencia AZ-5 para introducir las barras de control. O estas no respondieron debido a que posiblemente ya estaban deformadas por el calor o la entrada de las barras desde la parte más alta concentró toda la reactividad en el piso del núcleo.

4 segundos después:

01:23:44 Para ese momento, el reactor ya había alcanzado 100 veces su potencia nominal.

1 segundo después:

01:23:45 Las barras de combustible comenzaron a destrozarse reaccionando con el agua produciendo alta presión.

4 segundos después:

01:23:49 La presión en los tubos subió rápidamente, provocando su ruptura.

11 segundos después:

01:24:00 Se oyeron fuertes ruidos y entonces se produjeron dos explosiones: La primera producida por el vapor dentro del núcleo, que hizo volar el techo de acero del reactor de 2000 toneladas. La segunda fue el resultado de la expansión del vapor combustible porque la ruptura permitió la entrada de aire y el grafito caliente en contacto con el aire entró en combustión provocando un incendio adicional en la planta y la emisión de productos de fisión a la atmósfera.

 

 

Después de la explosión:

Aproximadamente 8 de las 140 toneladas de combustible radioactivo fueron eyectadas del reactor, volando al cielo nocturno junto con una porción del grafito, también radioactivo. Adicionalmente, por la explosión y el fuego, fueron liberados vapores de cesio y yodo radioactivo. Algunos fragmentos de combustible y grafito en llamas fueron lanzados hacia afuera, cayendo sobre el techo de turbinas adyacentes, causando una treintena de incendios.

Sonó la alarma en la estación de bomberos de la planta.

A los 4 minutos de la explosión, el primer grupo de 14 bomberos llegó a la escena. El incendio cubría el reactor Nº4. Necesitaban más apoyo. 100 bomberos respondieron a la llamada. No sabían que era el reactor, porque nadie se lo dijo.

Ninguno de los bomberos se dio cuenta de que estaban en medio de una catástrofe nuclear. Lucharon con las llamas más de 1y ½ hora. Uno a uno, los hombres comenzaron a caer. Vomitando y perdiendo la conciencia.

De los 69 bomberos en la explosión: 31 murieron por la exposición directa a la radiación, otros sufrieron un agudo síndrome radiactivo, heridas técnicas y químicas, fallo cardiaco, daño a los pulmones y al sistema inmunológico. Pero ese fue solo el comienzo de la crisis.

05:00 Para esa hora los bomberos habían apagado la mayoría de los incendios, con un terrible coste en vidas por la sobre exposición a la radiación.

Hasta entonces los soviéticos asumían que solo los afectados directamente conocían la crisis. Pero era la Guerra Fría, los satélites estadounidenses realizaban servicios de rastreo continuos sobre la URSS como una cuestión rutinaria. Sólo 28 segundos después de la explosión, un satélite pasó sobre Chernobyl .La inteligencia estadounidense creyó que los soviéticos habían lanzado un misil nuclear. Pero la imagen roja mostraba un área de calor intenso en la planta de energía nuclear de Chernobyl. Se dieron cuenta de que algo estaba muy mal.

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27 de abril:

Diversas estaciones de control en Suecia advirtieron de la elevada presencia de polvo altamente radioactivo en su territorio y fijaron el origen del mismo como proveniente de la zona fronteriza entre Ucrania y Bielorrusia en función de los vientos dominantes en aquellos días. Mediciones similares se fueron sucediendo en Finlandia y Alemania, lo que permitió al resto del mundo conocer en parte el alcance del desastre.

 

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28 de abril:

Por la noche, durante la emisión del programa de noticias Uremya, el presentador leyó un escueto comunicado:

“Ha ocurrido un accidente en la planta de energía de Chernobyl y uno de los reactores resultó dañado. Están tomándose medidas para eliminar las consecuencias del accidente. Se está asistiendo a las personas afectadas. Se ha designado una comisión del gobierno”.

En 10 días, parte del material radiactivo alcanzó lugares tan distantes como Japón y EEUU.

14 de mayo:

Los dirigentes de la URSS habían tomado la decisión política de no dar más detalles. Pero ante la evidencia, el Secretario General Mijaíl Gorbachov decidió leer un extenso y tardío, pero sincero informe, en el que reconocía la magnitud de la terrible tragedia.

Quedó en evidencia la cuestionable forma de actuación de las autoridades soviéticas, que, aun conociendo las posibles consecuencias del accidente, no entrenaron ni alertaron suficientemente a la población, pudiendo haber evitado miles de afectados y muertes. Fue necesario que un laboratorio sueco diera la voz de alarma para que el hecho fuera difundido.

 

Medidas tomadas en la planta después de la explosión:

Después de fracasar en su intento de inundar al núcleo, los soviéticos decidieron cubrirlo con materiales absorbentes de neutrones y rayos gamma (plomo, sustancias boradas, arena, arcilla, dolomita). Del 28 de abril al 2 de mayo, se dedicaron a hacerlo desde 1800 helicópteros arrojando 5 mil toneladas de materiales. Además, cavaron un túnel por debajo de la central, para introducir un piso de hormigón y evitar la contaminación de las capas de agua subterránea y un fenómeno de riesgo conocido como “síndrome de china”. Así consiguieron que cesaran las grandes emisiones de material radiactivo.

 

sec-7Al mismo tiempo, los responsables de la región, comenzaron a preparar la evacuación de la ciudad de Pripyat y de un radio de 10 km alrededor de la planta. La mayoría de los empleados de la planta vivían en el pueblo de Pripyat a 3 kms. No tenían ni idea de que sus vidas corrían peligro.

 

Medidas tomadas con la población después de la explosión (36 horas después):

Las autoridades soviéticas comenzaron preparativos secretos para evacuar a la población de Pripyat fundada  en el año 1970 y de casi 50.000 habitantes.

La evacuación debía ser rápida y eficiente. Se convocó al ejército y organizaron 1200 autobuses. Un día y medio después de la explosión los residentes de Pripyat recibieron la primera información local. Debían hacer el equipaje y preparar algo de comida para el viaje. Llevar los documentos, dinero y esperar los autobuses.

La evacuación masiva comenzó a las 2 de la tarde. 3 horas después Pripyat era un pueblo fantasma. La columna de autobuses y vehículos de trasporte se extendía 15 km.

6 días después de la explosión:

La evacuación de Chernobyl y de un radio de 36 km no se completó sino hasta pasados seis días del accidente. Para entonces ya había más de 1.000 afectados por lesiones agudas producidas por la radiación.

2 Años después de la explosión:

El reactor fue finalmente recubierto con un “sarcófago” de hormigón, en 1988, que provee un blindaje suficiente como para trabajar en los alrededores en la recolección de escombros y en el lavado de superficies. Para evacuar el calor residual, se instalaron ventiladores y filtros. Sin embargo los otros 3 reactores de Chernobyl ya estaban funcionando de nuevo. Tres años más tarde, uno de estos reactores sufrió un incendio y ya no volvió a ponerse en marcha. En 1997 se paró otro de los reactores, y el 15 de diciembre de 2000 se cerró definitivamente la central al apagarse el único reactor que seguía en funcionamiento.

Las causas de la Explosion del Reactor en Chernobyl

Las causas de la catástrofe reconocen la interacción sistémica de diversos tipos de fallos:

  • Fallos en el diseño del Reactor.
  • Fallos en los sistemas de control de la planta.
  • Fallos Humanos de Administración.
  • Fallos Humanos de Operación.

 

Fallos en el diseño del Reactor (al menos 5):

 

1– Coeficiente de Vacío Positivo: El núcleo del reactor RBMK es inestable por debajo de 700 Megavatios-térmicos. Es decir, a baja potencia el reactor es difícil de controlar y cualquier tendencia hacia una reacción en cadena se amplifica rápidamente. Esta característica muy peligrosa es típica del diseño RBMK por un fallo de diseño denominado “Coeficiente de Vacío Positivo” (positive void coefficient) que significaba una posible inestabilidad del reactor operando a baja potencia, con riesgo de recalentamiento y pérdida de control de la reacción en cadena.

Por fortuna, esta característica está ausente en los diseños occidentales así como en los otros reactores soviéticos de agua presurizada VVER. En todos los reactores diferentes al RBMK, cualquier incremento en la reacción en cadena es automáticamente detenido, gracias al diseño del núcleo del reactor. La explosión en Chernobyl ocurrió durante una prueba a baja potencia, es decir en un momento en el cual el reactor estaba inestable. Los ingenieros nucleares rusos sabían de esta inestabilidad, así como los expertos franceses y británicos. Las autoridades soviéticas habían sido muy bien advertidas de ello antes del accidente de Chernobyl.

 

2– Barras de control lentas: En un reactor RBMK las barras de control se insertan lentamente. La inserción completa requiere 20 segundos, mientras que en otros reactores en el mundo menos de 2 segundos. Aquello es demasiado lento para evitar el desbocamiento del núcleo cuando opera en modo inestable. Y los reactores RBMK no tienen barras de control de emergencia con inserción rápida.

 

3– Barras de control y reactividad inicial: Las barras de control son de carburo de boro con una cubierta de grafito. Cuando la barra de control se empieza a insertar, el grafito aumenta la reactividad. Este fenómeno peligroso fue observado en 1983 – tres años antes del incidente de Chernobyl – en un reactor RBMK en la central Ignalina en Lituania.

 

4- Moderar con grafito: En el reactor RBMK el moderador neutrónico consiste en 600 toneladas de grafito. Quizás no fuese tanto un error de diseño como una propiedad infortunada de ese material; cuando el grafito muy caliente entra en contacto con el aire, estalla en llamas. En Chernobyl el fuego del grafito vaporizó los radioisótopos en el reactor y los dispersó en la atmósfera junto con el humo. Los reactores de agua presurizados occidentales (PWR) y los reactores de agua en ebullición (BWR) no contienen grafito ni ningún otro material inflamable.

 

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5- Falta de protección pasiva: Los reactores RBMK no tienen un sistema para filtrar los gases de escape ni una contención estructural (la semiesfera de hormigón que se observa en muchas plantas). En el peor de los escenarios, esta última por lo menos habría reducido y habría retardado el escape de material radiactivo al ambiente. Semejante contención protege los otros reactores en todo el mundo, incluso los reactores más recientes (VVER 1000) instalados en la ex-Unión Soviética y en sus estados satélites. El reactor de Three Mile Island (EEUU), que sufrió un accidente al derretirse el núcleo del reactor, estaba bien protegido. Por consiguiente, no hubo muertos, ni una liberación significativa de radioactividad.

 

Fallos en los Sistemas de Control del Reactor (al menos 2, esenciales):

 

1- Los Sistemas de Control de la planta carecían de lo que se denominan “Puntos de Enclavamiento”. Estos puntos son límites de operación que ningún operador puede superar, garantizando las condiciones mínimas de seguridad de la planta. Gracias a esta deficiencia los operadores pudieron desactivar tres mecanismos de seguridad automáticos, tanto para la inyección de agua de emergencia, como otros dos para el paro de emergencia.

2- También gracias a esta deficiencia los operadores pudieron operar el reactor a un nivel de potencia reducida por debajo de los 700 megavatios-térmicos, límite de estabilidad del Reactor y pudieron tener menos de las  mínimas barras de control (se estima que llegaron a tener sólo 8 antes de que se desencadenara la catástrofe) totalmente insertadas en el núcleo.

 

Fallos Humanos de Administración y Operación (al menos 4):

 

  • Se identificaron muchos errores humanos, tanto de Administración como de Operación. Se violaron dos reglas permanentes de operación: no operar el reactor durante cualquier periodo de tiempo a un nivel de potencia reducida (debajo de 700 megavatios-térmicos), y en ningún caso tener menos de 26 barras de control totalmente insertadas en el núcleo. El error consistió en no seguir el procedimiento de prueba, y tres mecanismos de seguridad se desconectaron uno para la inyección de agua de emergencia, y otros dos para el paro de emergencia.

 

2- La prueba debía tener lugar durante el día, cuando estaban presentes ingenieros expertos. Pero habría significado prácticamente una interrupción del suministro de energía de Kiev. Por el contrario, la prueba fue pospuesta hasta la noche, cuando la demanda de energía en la planta era más baja. En ese momento, los científicos expertos se habían retirado. Sólo un equipo joven quedó a cargo del reactor Nº4.

 

3- Es evidente que los operadores no fueron entrenados adecuadamente y no comprendieron la naturaleza peligrosa de sus acciones. Si no se hubiera cometido cualquiera de estos seis errores, posiblemente la explosión no habría ocurrido. Por otro lado, sería demasiado fácil culpar al grupo de operación por la catástrofe; ellos estaban haciendo su trabajo con el entrenamiento, que habían recibido, claramente  insuficiente  debido a la falta de medidas de seguridad pasiva que tiene el diseño del reactor RBMK. No sabiendo mucho sobre el comportamiento del núcleo del reactor, los operadores fueron incapaces de apreciar las implicaciones de las decisiones que estaban tomando, y su situación era aún más peligrosa ya que la prueba se estaba haciendo a baja potencia, violando las órdenes vigentes y en un horario nocturno sin jefes de operación presentes.

 

4- Las instrucciones de operación, tanto las órdenes generales vigentes como las instrucciones específicas para la prueba, eran incompletas e imprecisas. Además, durante la prueba no se mantuvo la comunicación entre los  tres puestos cruciales al cargo de la misma.

 

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Sorprendentemente, la planta de energía de Chernobyl siguió operando casi 15 años más. Los trabajadores se registraban diariamente en el área restringida, a pesar de que era muy peligrosa. Un ejército de miles de trabajadores llamados “liquidadores” han trabajado haciendo limpieza de escombros y lavado de superficies. Finalmente, en diciembre de 2000, la planta de Chernobyl fue cerrada.