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INDUSTRIA NUCLEAR: ACCIDENTE DE CHERNOBIL (1986).
JANYS JATANA MERCHAN DIAZ
KELY JOHANNA GALINDO BARON
VANESSA VIVIESCAS MEJIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE LA PAZ
INGENIERA EN SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO
ESCUELA DE PRODUCCION
BARRANCABERMEJA
21 DE ABRIL DE 2025
INDUSTRIA NUCLEAR: ACCIDENTE DE CERNOBIL (1986)
JANYS JATANA MERCHAN DIAZ
KELY JOHANNA GALINDO BARON
VANESSA VIVIESCAS MEJIA
INFORME
ING.KAROL MELISSA CHACON TARAZONA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE LA PAZ
INGENIERA EN SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO
ESCUELA DE PRODUCCION
BARRANCABERMEJA
21 DE ABRIL DE 2025
1. RESUMEN
En el siguiente informe se analizará el accidente de Chernóbil, el cual tuvo lugar el 26 de abril de 1986 en la planta nuclear de Chernóbil, Ucrania, el cual es uno de los desastres nucleares más catastróficos en la historia, donde se evidencio un suceso que no solo puso de relieve las deficiencias en la seguridad del diseño de reactores nucleares, sino que también se resaltó las consecuencias devastadoras de las fallas en la gestión de riesgos y protocolos de seguridad. Se analizarán los materiales reactivos utilizados, sus propiedades físicas y químicas relevantes y sus características como ductilidad, inflamabilidad, resistencia mecánica, toxicidad, reactividad, etc., y también de como estos materiales contribuyeron en el accidente, así también identificar los riesgos asociados al uso de estos, proponer mejoras en la seguridad para evitar accidentes similares e investigar que normativas de SST se pueden aplicar para evitar estos y por ultimo dar a conocer nuestras perspectivas como ingenieros en Seguridad y Salud en el Trabajo teniendo en cuenta el contexto.
2. INTRODUCCION La industria nuclear se dedica a la producción de energía eléctrica en centrales nucleares. El accidente de Chernóbil, ocurrido el 26 de abril de 1986, sigue siendo uno de los peores desastres nucleares en la historia de la humanidad. Este catastrófico evento tuvo lugar en la planta de energía nuclear de Chernóbil, ubicada cerca de la ciudad de Prípiat, en Ucrania, que en ese momento formaba parte de la Unión Soviética. La tragedia comenzó durante una prueba de seguridad programada, cuyas deficientes condiciones de operación, sumadas a errores humanos e inadecuados protocolos de seguridad, llevaron a un aumento incontrolado de la potencia en el reactor número cuatro la combinación de fallos técnicos y decisiones erróneas resultó en una explosión devastadora que liberó una enorme cantidad de material radiactivo al medio ambiente. Entre las sustancias tóxicas que se dispersaron se encontraban isótopos de yodo, cesio y plutonio, que contaminaban no solo el área circundante, sino que también se dispersaron a través de Europa, afectando la salud de miles de personas. Las consecuencias inmediatas incluyeron la evacuación de más de 100,000 residentes y un impacto prolongado en la salud pública, así como daños ambientales irreversibles. Este caso es relevante para comprender los peligros asociados con la energía nuclear, y también una alerta sobre la importancia de la seguridad y la gestión adecuada en la operación de plantas nucleares. 3. OBJETIVOS 3.1. General:
- Analizar las causas y consecuencias del accidente de Chernóbil. 3.2. Específicos:
- Describir la planta y sus opresiones unitarias
- Explicar las causas del accidente incluyendo fallos en la Seguridad y Salud en el Trabajo.
- Evaluar los materiales involucrados en el accidente.
- Proponer mejoras en la seguridad y normas aplicables. 4. MARCO CONCEPTUAL 4.1. Generalidades Este marco conceptual “está compuesto de referencias y sucesos pertinentes a resultados de investigación, por tanto, un marco de antecedentes, definiciones, supuestos, etc.” (BRIONES, Guillermo). El marco conceptual es “un conjunto de definiciones, teorías, conceptos, sobre los temas que estructuran el desarrollo de la investigación y que sirven para interpretar los resultados que se obtengan del trabajo realizado en campo” (AULA FACIL). es cardinal subrayar que el marco conceptual no debe convertirse en un retazo de lo que dice una u otra persona que habla sobre el tema, todo aquello que se utiliza en el marco conceptual deberá conceptualizarse y señalar por qué es importante en la investigación retomar esto. 4.2. Definición de conceptos. 4.2.1. Industria nuclear La industria nuclear comprende todas las actividades vinculadas con la generación de energía a partir de procesos nucleares, principalmente la fisión. Esto incluye desde la minería del uranio, el enriquecimiento del combustible nuclear, la construcción y operación de centrales nucleares, hasta el tratamiento y almacenamiento de residuos radiactivos. Este tipo de energía representa una fuente alternativa a los combustibles fósiles, aunque también conlleva riesgos importantes en términos de seguridad y medio ambiente. (INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY). 4.2.2. Energía Nuclear La energía nuclear se puede utilizar para producir electricidad. Pero primero la energía debe ser liberada. Esta energía se puede obtener de dos formas: fusión nuclear y fisión nuclear. (CONSEJO DE SEGURIDAD NUCLEAR). 4.2.3. Reacción de Fisión Nuclear Proceso físico mediante el cual el núcleo de un átomo pesado, como el uranio-235 o el plutonio- 239, se divide en núcleos más pequeños, liberando una gran cantidad de energía en forma de calor y radiación, así como neutrones que pueden iniciar nuevas reacciones en cadena. Este fenómeno es la base del funcionamiento de los reactores nucleares. (WORLD NUCLEAR ASOCIATION).
Esta zona de Ucrania se describe como un bosque de tipo bielorruso con baja densidad de población. A unos 3 km del reactor, en la nueva ciudad de Prípiat, había 49.000 habitantes. El casco antiguo de Chernóbil, con una población de 12.500 habitantes, se encuentra a unos 15 km al sureste del complejo. En un radio de 30 km de la central, la población total oscilaba entre 115.000 y 135.000 habitantes en el momento del accidente. El RBMK- 1000 es un reactor tubular de presión moderado por grafito , de diseño y construcción soviéticos, que utiliza dióxido de uranio ligeramente enriquecido (2 % U-235) como combustible. Se trata de un reactor de agua ligera en ebullición, con dos bucles que alimentan vapor directamente a las turbinas, sin intercambiador de calor intermedio. El agua bombeada al fondo de los canales de combustible hierve a medida que asciende por los tubos de presión, produciendo vapor que alimenta dos turbinas de 500 MWe. El agua actúa como refrigerante y también proporciona el vapor necesario para impulsar las turbinas. Los tubos de presión verticales contienen el combustible de dióxido de uranio revestido de aleación de circonio, alrededor del cual fluye el agua de refrigeración. Las extensiones de los canales de combustible penetran en la placa inferior y la placa de cubierta del núcleo y están soldadas a cada una de ellas. Una máquina de reabastecimiento especialmente diseñada permite cambiar los haces de combustible sin apagar el reactor. El moderador , cuya función es ralentizar los neutrones para que sean más eficientes en la producción de fisión en el combustible, es grafito , que rodea los tubos de presión. Una mezcla de nitrógeno y helio circula entre los bloques de grafito para evitar su oxidación y mejorar la transmisión del calor producido por las interacciones neutrónicas en el grafito al canal de combustible. El núcleo tiene aproximadamente 7 m de altura y 12 m de diámetro. En cada uno de los dos bucles , hay cuatro bombas principales de circulación de refrigerante , una de las cuales está siempre en espera. La reactividad o potencia del reactor se controla mediante la elevación o el descenso de 211 barras de control que, al descender en el moderador, absorben neutrones y reducen la tasa de fisión. La potencia de salida de este reactor es de 3200 MW térmicos, o 1000 MWe. Se incorporaron al diseño del reactor varios sistemas de seguridad, como un sistema de refrigeración de emergencia del núcleo. Una de las características más importantes del reactor RBMK es que puede poseer un 'coeficiente de vacío positivo', donde un aumento en las burbujas de vapor ('vacíos') está acompañado por un aumento en la reactividad del núcleo (ver página de información sobre Reactores RBMK). A medida que aumenta la producción de vapor en los canales de combustible, los neutrones que habrían sido absorbidos por el agua más densa ahora producen una mayor fisión en el combustible.
5.2. Explicación del accidente ocurrido: causas, materiales involucrados, fallos en SST. Explicación del accidente. Eran más de la una de la madrugada del 26 de abril del año 1986 cuando el Reactor 4 de la planta nuclear de Chernobyl estalló. En medio de un simulacro fallido, los operarios de la central hacían todo lo posible para desactivar el reactor momentos antes de la explosión. Sin embargo, todas las contramedidas que se llevaron a cabo no sirvieron de nada, ya que era demasiado tarde. Solo bastaron unos pocos segundos para que se generaran dos explosiones que sucedieron de manera consecutiva. La primera desprendió una enorme cantidad de vapor, mientras que la segunda dejó al descubierto el núcleo del reactor. Se produjo un fuerte incendio mientras enormes cantidades de grafito y combustible nuclear, eran esparcidas al exterior. El grafito era utilizado como un regulador dentro del núcleo del reactor, no obstante, sus niveles de radiación son extremadamente altos. Las consecuencias del accidente de Chernobyl provocó el fallecimiento de al menos unas treinta personas entre operarios y personal de rescate. Además, durante el hecho fueron evacuadas otras 350 mil de las zonas cercanas al trágico suceso Figura 1. Obras del segundo sarcófago que cubrirá el reactor nº 4. FUENTE: SEVILLANO, Elena. Chernóbil: Enterrar la Catástrofe. En: el país****. Europa. 2015, marzo, 22. Sec 1.p.1.
el grafito incrementa drásticamente su reactividad. Esta característica fue descubierta en el año 1983, justamente tres años antes del accidente de Chernóbil. Por si fuese poco, estos reactores carecen de un sistema de filtración para evitar que los gases se escapen. Lo peor de todo, es que no cuentan una estructura de contención, un requerimiento de seguridad elemental. ERROR HUMANO Luego de conocer algunos de los fallos fundamentales en los rectores RBMK, ahora es tiempo de descubrir los fallos de los operarios. Entre estos errores, al menos seis están relacionados directamente con el accidente de Chernóbil. Dos reglas obligatorias fueron violadas por estos operarios durante la prueba. Jamás operar este tipo de reactores si los niveles de potencia están por debajo de los 700 mega watts. El número de barras de seguridad fijadas en el núcleo nunca debe ser menor a treinta, lo operarios solo dejaron insertadas ocho. Entre los numerosos fallos por parte de los operarios, se encuentra el de no seguir el procedimiento de seguridad estipulado en la normativa. Además, otras tres medidas de seguridad se dejaron de lado de manera imprudente y voluntaria. Una de estas fue la activación del proceso de enfriamiento de emergencia. Las otras tienen que ver con el apagado de funciones del reactor en casos de emergencia. Las investigaciones evidenciaron que los operadores encargados del reactor cuatro carecían de la experiencia y el entrenamiento necesario. Por esta razón, ninguno pudo comprender la situación que se estaba presentando ante sus ojos y sus acciones solo aceleraron el desastre nuclear de Chernóbil. Si los fallos mencionados no se hubieran llevado a cabo, la explosión del reactor cuatro nunca se habría producido. Sin duda, los operadores tienen gran parte de la responsabilidad por lo ocurrido, ya que trabajaban con el entrenamiento recibido. Este no era suficiente, sobre todo si se tiene en cuenta las características en el diseño de un reactor RBMK. Al desconocer cómo funciona el núcleo, los operarios no fueron capaces de tomar las decisiones correctas, dada la situación. Teniendo presente que el reactor operaba a baja potencia sin el cumplimiento de las medidas de seguridad correspondientes. Materiales involucrados. Debido a la combustión del grafito en el reactor se liberaron elementos radioactivos como:
- Yodo: isotopo Yodo- 131
- Cesio: isotopo Cesio- 134
- Estroncio: isotopo Estroncio- 90
- Plutonio: Plutonio- 239
Fallos SST.
- El primer fallo ocurrido en el desastre de Chernóbil fue la falta de medida en seguridad ya que los trabajadores que estaban con el reactor no tenían el conocimiento base de que hacer en ese tipo de situación.
- Según algunos investigadores del accidente, los sistemas de seguridad estaban apagados (algunos incluso estaban fuera de servicio, en el momento de la explosión inicial). Se quitaron todas las barras de control de la parte activa del reactor, esto llevó a su sobrecalentamiento y a su (ya inevitable) explosión.
- La Central no cumplía los requisitos de seguridad europeos. Puede que la carencia más importante era que no tenía “Edificio de Contención”.
- Diseño defectuoso en el reactor esto quiere decir que el reactor no era un prototipo adecuado para poner aprueba ya que el aumento en la temperatura del refrigerante podría provocar una reacción.
- La prueba se llevó a cabo sin un intercambio de información ni una coordinación adecuados entre el equipo a cargo de la prueba y el personal responsable de la seguridad del reactor nuclear.
- El programa de pruebas incluyó precauciones de seguridad inadecuadas y el personal operativo no fue alertado sobre las implicaciones de la prueba eléctrica para la seguridad nuclear y su peligro potencial.
- Según el informe de 1991 del Comité Estatal de Supervisión de la Seguridad en la Industria y la Energía Nuclear sobre la causa raíz del accidente no tuvo en cuenta las acciones del operador. Afirmaba que, si bien era cierto que los operadores sometieron su reactor a una peligrosa inestabilidad (de hecho, una condición que prácticamente garantizaba un accidente), también era cierto que, al hacerlo, no habían violado una serie de políticas y principios operativos esenciales, ya que no se habían articulado. Además, la entidad operadora no había sido informada de la importancia vital para la seguridad de mantener un margen mínimo de reactividad operativa, ni de las características generales de reactividad del RBMK, que hacían extremadamente peligrosa la operación a baja potencia. 5.3. Análisis de los materiales utilizados y su contribución al accidente (ductilidad, tenacidad, resistencia, conductividad térmica y eléctrica, etc.). Grafito (moderador de la presión del reactor) Función: Reducir la velocidad de los neutrones rápidos para mantener la reacción en cadena. Propiedades relevantes:
- Alta conductividad térmica, pero se reduce con la irradiación.
- Baja conductividad eléctrica comparada con metales.
- Nitrógeno: relativamente estable, pero puede convertirse en óxidos de nitrógeno a altas temperaturas
- Ambos gases son no conductores eléctricos Contribución en el accidente: En teoría, esta atmósfera protegía el grafito. Pero al romperse el confinamiento, el oxígeno ingresó, facilitando el incendio del grafito. No hubo presión suficiente para evitar la entrada de aire. El plutonio (Pu):
- Tiene alta resistencia a temperatura ambiente y más aún a bajas temperaturas.
- No es buen conductor de calor, electricidad y solubilidad.
- Se disuelve en ácidos y reacciona con el agua regia. 5.4. Identificación de riesgos asociados al uso de estos materiales.
- Uso de las aleaciones de circonio se identifican: Riesgo químico: ya que reaccionan con vapor a altas temperaturas liberando hidrógeno, que puede detonar. Riesgo mecánico: A altas temperaturas pierde tenacidad y puede fallar estructuralmente.
- Uso del grafito se identifican: Riesgo estructural: su fragilidad puede provocar fracturas o debilitamiento del moderador bajo esfuerzos mecánicos. Riesgo ambiental : La combustión del grafito dispersa partículas radiactivas altamente peligrosas. Riegos de incendio : Al ser inflamable a altas temperaturas en presencia de oxígeno, puede arder y liberar energía y material tóxico.
- Uso Dióxido de uranio (UO 2 ): Riesgo Radiológico: Contiene isótopos radiactivos que pueden contaminar el ambiente si el combustible se rompe o se funde. Riesgo térmico: Su baja conductividad térmica puede provocar sobrecalentamiento y fusión del núcleo.
- Uso de Mezcla de Nitrógeno y Helio se identifican: Riesgo de oxidación: Al romperse el sistema de contención, entra oxígeno, lo que permite la combustión del grafito. 5.5. Propuestas de mejoras en seguridad o selección de materiales. Nosotras como futuras ingenieras en Seguridad y Salud en el trabajo teniendo en cuenta el contexto proponemos lo siguiente:
- Un mejor manejo en el conocimiento de los reactores utilizados en las plantas y como se logra eso que los trabajadores tenga capacitaciones del manejo y que hacer en circunstancias de riesgo.
- Tener elementos personales adecuados para el manejo de las pruebas de reactor.
- Que los trabajares tenga capacitaciones y entrenamientos.
- Inspecciones y mantenimiento constante al reactor y a las áreas cerca.
- Respecto a los materiales que sean más resistentes térmicos, con menor riesgo de explosión. 5.6. Normativas de SST aplicables para evitar accidentes similares (si las hay). Convención sobre la Pronta Notificación de Accidentes Nucleares (1986): La Convención sobre la Pronta Notificación de Accidentes Nucleares, aprobada en 1986 tras el accidente de la central nuclear de Chernóbil, establece un sistema de notificación de accidentes nucleares que pueden dar lugar a emisiones transfronterizas que podrían revestir importancia para la seguridad radiológica en otro Estado. Convenio sobre Seguridad Nuclear (1994) – OIEA: La Convención sobre Seguridad Nuclear (CNS) tiene por objeto comprometer a las Partes Contratantes que operan centrales nucleares civiles terrestres a mantener un alto nivel de seguridad estableciendo principios fundamentales de seguridad que los Estados suscribirían. Convención Conjunta sobre Seguridad en la Gestión del Combustible Gastado y sobre Seguridad en la Gestión de Desechos Radiactivos (1997): La Convención Conjunta es el primer instrumento jurídico en el que se aborda a escala mundial el tema de la seguridad en la gestión del combustible gastado y los desechos radiactivos, para lo cual establece unos principios fundamentales de seguridad y crea un proceso de “examen por homólogos” similar al de la Convención sobre Seguridad Nuclear. INSAG-7: Actualización del informe sobre Chernóbil (1992): Informe del Grupo Asesor Internacional sobre Seguridad Nuclear (INSAG) que analiza las causas del accidente de Chernóbil y proporciona recomendaciones para mejorar la seguridad nuclear. Identifica deficiencias en la regulación y gestión de la seguridad, destacando la necesidad de una cultura de seguridad sólida y de sistemas de gestión efectivos. Ley 31 de 1995: La Ley 31/1995 de prevención de riesgos laborales, regula el conjunto de derechos y obligaciones derivados del derecho básico de los trabajadores a la protección de los riesgos de su trabajo, y en particular, las actuaciones a desarrollar en situaciones de emergencia. Ley 766 de 2002.
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