La toxicología es el estudio de los venenos o, de manera más integral, la identificación y cuantificación de los resultados adversos asociados con la exposición a agentes físicos, sustancias químicas y otras condiciones. Como tal, la toxicología se basa en la mayoría de las ciencias biológicas básicas, las disciplinas médicas, la epidemiología y algunas áreas de la química y la física para obtener información, diseños y métodos de investigación. La toxicología abarca desde investigaciones de investigación básica sobre el mecanismo de acción de los agentes tóxicos hasta el desarrollo e interpretación de pruebas estándar que caracterizan las propiedades tóxicas de los agentes. La toxicología proporciona información importante tanto para la medicina como para la epidemiología al comprender la etiología y proporcionar información sobre la plausibilidad de las asociaciones observadas entre las exposiciones, incluidas las ocupaciones, y la enfermedad. La toxicología se puede dividir en disciplinas estándar, como toxicología clínica, forense, de investigación y reglamentaria; la toxicología se puede considerar por sistema o proceso de órganos diana, como la inmunotoxicología o la toxicología genética; la toxicología se puede presentar en términos funcionales, como investigación, pruebas y evaluación de riesgos.

Es un desafío proponer una presentación comprensiva de la toxicología en este Enciclopedia. Este capítulo no presenta un compendio de información sobre toxicología o efectos adversos de agentes específicos. Esta última información se obtiene mejor de bases de datos que se actualizan continuamente, como se describe en la última sección de este capítulo. Además, el capítulo no intenta establecer la toxicología dentro de subdisciplinas específicas, como la toxicología forense. La premisa del capítulo es que la información proporcionada es relevante para todo tipo de actividades toxicológicas y para el uso de la toxicología en diversas especialidades y campos médicos. En este capítulo, los temas se basan principalmente en una orientación práctica y la integración con la intención y el propósito de la Enciclopedia como un todo. Los temas también se seleccionan para facilitar la referencia cruzada dentro del Enciclopedia.

En la sociedad moderna, la toxicología se ha convertido en un elemento importante en la salud ambiental y ocupacional. Esto se debe a que muchas organizaciones, gubernamentales y no gubernamentales, utilizan información de toxicología para evaluar y regular los peligros en el lugar de trabajo y en el entorno no laboral. Como parte de las estrategias de prevención, la toxicología es invaluable, ya que es la fuente de información sobre peligros potenciales en ausencia de exposiciones humanas generalizadas. Los métodos toxicológicos también son ampliamente utilizados por la industria en el desarrollo de productos, para proporcionar información útil en el diseño de moléculas específicas o formulaciones de productos.

El capítulo comienza con cinco artículos sobre principios generales de toxicología, que son importantes para la consideración de la mayoría de los temas en el campo. Los primeros principios generales se relacionan con la comprensión de las relaciones entre la exposición externa y la dosis interna. En la terminología moderna, “exposición” se refiere a las concentraciones o cantidad de una sustancia presentada a individuos o poblaciones, cantidades que se encuentran en volúmenes específicos de aire o agua, o en masas de suelo. “Dosis” se refiere a la concentración o cantidad de una sustancia dentro de una persona u organismo expuesto. En salud ocupacional, los estándares y las pautas a menudo se establecen en términos de exposición o límites permisibles de concentraciones en situaciones específicas, como en el aire en el lugar de trabajo. Estos límites de exposición se basan en suposiciones o información sobre las relaciones entre exposición y dosis; sin embargo, a menudo no se dispone de información sobre la dosis interna. Por lo tanto, en muchos estudios de salud ocupacional, las asociaciones solo pueden establecerse entre exposición y respuesta o efecto. En algunos casos, los estándares se han establecido en función de la dosis (p. ej., niveles permisibles de plomo en la sangre o mercurio en la orina). Si bien estas medidas se correlacionan más directamente con la toxicidad, aún es necesario retrocalcular los niveles de exposición asociados con estos niveles para controlar los riesgos.

El siguiente artículo se refiere a los factores y eventos que determinan las relaciones entre exposición, dosis y respuesta. Los primeros factores se relacionan con la captación, la absorción y la distribución: los procesos que determinan el transporte real de sustancias al cuerpo desde el entorno externo a través de las puertas de entrada, como la piel, los pulmones y el intestino. Estos procesos se encuentran en la interfaz entre los humanos y sus entornos. Los segundos factores, del metabolismo, se relacionan con la comprensión de cómo el cuerpo maneja las sustancias absorbidas. Algunas sustancias son transformadas por procesos celulares de metabolismo, que pueden aumentar o disminuir su actividad biológica.

Los conceptos de órgano diana y efecto crítico se han desarrollado para ayudar en la interpretación de los datos toxicológicos. Según la dosis, la duración y la vía de exposición, así como los factores del huésped, como la edad, muchos agentes tóxicos pueden inducir una serie de efectos en los órganos y organismos. Un papel importante de la toxicología es identificar el efecto importante o conjuntos de efectos para prevenir enfermedades irreversibles o debilitantes. Una parte importante de esta tarea es la identificación del órgano primero o más afectado por un agente tóxico; este órgano se define como el “órgano diana”. Dentro del órgano diana, es importante identificar el evento o eventos importantes que indican intoxicación o daño, para asegurarse de que el órgano ha sido afectado más allá del rango de variación normal. Esto se conoce como el “efecto crítico”; puede representar el primer evento en una progresión de etapas fisiopatológicas (como la excreción de proteínas de bajo peso molecular como un efecto crítico en la nefrotoxicidad), o puede representar el primer y potencialmente irreversible efecto en el proceso de una enfermedad (como la formación de de un aducto de ADN en la carcinogénesis). Estos conceptos son importantes en salud ocupacional porque definen los tipos de toxicidad y enfermedad clínica asociados con exposiciones específicas y, en la mayoría de los casos, la reducción de la exposición tiene como objetivo la prevención de efectos críticos en los órganos objetivo, en lugar de todos los efectos en todos o cualquier otro. Organo.

Los siguientes dos artículos se refieren a factores importantes del huésped que afectan muchos tipos de respuestas a muchos tipos de agentes tóxicos. Estos son: determinantes genéticos o factores de susceptibilidad/resistencia heredados; y la edad, el sexo y otros factores como la dieta o la coexistencia de enfermedades infecciosas. Estos factores también pueden afectar la exposición y la dosis modificando la captación, la absorción, la distribución y el metabolismo. Debido a que las poblaciones de trabajadores en todo el mundo varían con respecto a muchos de estos factores, es fundamental que los especialistas en salud ocupacional y los encargados de formular políticas comprendan la forma en que estos factores pueden contribuir a las variaciones en la respuesta entre las poblaciones y los individuos dentro de las poblaciones. En sociedades con poblaciones heterogéneas, estas consideraciones son particularmente importantes. La variabilidad de las poblaciones humanas debe tenerse en cuenta al evaluar los riesgos de las exposiciones ocupacionales y al llegar a conclusiones racionales del estudio de organismos no humanos en investigaciones o pruebas toxicológicas.

Luego, la sección proporciona dos resúmenes generales sobre toxicología a nivel mecanicista. Mecanicistamente, los toxicólogos modernos consideran que todos los efectos tóxicos manifiestan sus primeras acciones a nivel celular; por lo tanto, las respuestas celulares representan los primeros indicios de los encuentros del cuerpo con un agente tóxico. Además, se supone que estas respuestas representan un espectro de eventos, desde lesiones hasta la muerte. La lesión celular se refiere a procesos específicos utilizados por las células, la unidad más pequeña de organización biológica dentro de los órganos, para responder al desafío. Estas respuestas implican cambios en la función de los procesos dentro de la célula, incluida la membrana y su capacidad para absorber, liberar o excluir sustancias; la síntesis dirigida de proteínas a partir de aminoácidos; y la renovación de los componentes celulares. Estas respuestas pueden ser comunes a todas las células lesionadas o pueden ser específicas de ciertos tipos de células dentro de ciertos sistemas de órganos. La muerte celular es la destrucción de células dentro de un sistema de órganos, como consecuencia de una lesión celular irreversible o no compensada. Los agentes tóxicos pueden causar la muerte celular de forma aguda debido a ciertas acciones, como el envenenamiento de la transferencia de oxígeno, o la muerte celular puede ser consecuencia de una intoxicación crónica. La muerte celular puede ser seguida por reemplazo en algunos, pero no en todos, los sistemas de órganos, pero en algunas condiciones, la proliferación celular inducida por la muerte celular puede considerarse una respuesta tóxica. Incluso en ausencia de muerte celular, la lesión celular repetida puede inducir estrés dentro de los órganos que compromete su función y afecta a su progenie.

Luego, el capítulo se divide en temas más específicos, que se agrupan en las siguientes categorías: mecanismo, métodos de prueba, regulación y evaluación de riesgos. Los artículos del mecanismo se centran principalmente en los sistemas de destino en lugar de los órganos. Esto refleja la práctica de la toxicología y la medicina modernas, que estudia los sistemas de órganos en lugar de órganos aislados. Así, por ejemplo, la discusión de la toxicología genética no se centra en los efectos tóxicos de los agentes dentro de un órgano específico, sino más bien en el material genético como objetivo de la acción tóxica. Asimismo, el artículo sobre inmunotoxicología analiza los diversos órganos y células del sistema inmunitario como dianas de los agentes tóxicos. Los artículos sobre métodos están diseñados para ser altamente operativos; describen los métodos actuales en uso en muchos países para la identificación de peligros, es decir, el desarrollo de información relacionada con las propiedades biológicas de los agentes.

El capítulo continúa con cinco artículos sobre la aplicación de la toxicología en la regulación y formulación de políticas, desde la identificación de peligros hasta la evaluación de riesgos. Se presenta la práctica actual en varios países, así como en IARC. Estos artículos deben permitir al lector comprender cómo la información derivada de las pruebas de toxicología se integra con las inferencias básicas y mecanicistas para obtener información cuantitativa utilizada para establecer los niveles de exposición y otros enfoques para controlar los peligros en el lugar de trabajo y el medio ambiente en general.

Un resumen de las bases de datos de toxicología disponibles, a las que los lectores de esta enciclopedia pueden consultar para obtener información detallada sobre agentes tóxicos específicos y exposiciones, se puede encontrar en el Volumen III (consulte “Bases de datos de toxicología” en el capítulo Manipulación segura de productos químicos, que proporciona información sobre muchas de estas bases de datos, sus fuentes de información, métodos de evaluación e interpretación, y medios de acceso). Estas bases de datos, junto con las Enciclopedia, proporcionar al especialista en salud ocupacional, al trabajador y al empleador la capacidad de obtener y utilizar información actualizada sobre toxicología y evaluación de agentes tóxicos por parte de organismos nacionales e internacionales.

Este capítulo se centra en aquellos aspectos de la toxicología relevantes para la seguridad y la salud en el trabajo. Por esa razón, la toxicología clínica y la toxicología forense no se abordan específicamente como subdisciplinas del campo. Muchos de los mismos principios y enfoques descritos aquí se utilizan en estas subdisciplinas, así como en la salud ambiental. También son aplicables a la evaluación de los impactos de los agentes tóxicos en las poblaciones no humanas, una de las principales preocupaciones de las políticas ambientales en muchos países. Se ha hecho un intento decidido de obtener las perspectivas y experiencias de expertos y profesionales de todos los sectores y de muchos países; sin embargo, el lector puede notar cierto sesgo hacia los científicos académicos en el mundo desarrollado. Aunque el editor y los colaboradores creen que los principios y la práctica de la toxicología son internacionales, los problemas del sesgo cultural y la estrechez de la experiencia bien pueden ser evidentes en este capítulo. El editor del capítulo espera que los lectores de este Enciclopedia ayudará a garantizar la perspectiva más amplia posible a medida que esta importante referencia continúa actualizándose y ampliándose.

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Las causas del desastre de Chernobyl de 1986 se han atribuido de diversas formas al personal operativo, la gestión de la planta, el diseño del reactor y la falta de información de seguridad adecuada en la industria nuclear soviética. Este artículo considera una serie de fallas de diseño, deficiencias operativas y errores humanos que se combinaron en el accidente. Examina la secuencia de eventos que condujeron al accidente, los problemas de diseño en el reactor y las barras de enfriamiento, y el curso del accidente mismo. Considera los aspectos ergonómicos y expresa la opinión de que la causa principal del accidente fue una interacción inadecuada entre el usuario y la máquina. Finalmente, enfatiza las insuficiencias continuas y enfatiza que, a menos que se aprendan completamente las lecciones de ergonomía, aún podría ocurrir un desastre similar.

La historia completa del desastre de Chernobyl aún no se ha revelado. Hablando con franqueza, la verdad todavía está velada por la reticencia interesada, las verdades a medias, el secreto e incluso la falsedad. Un estudio completo de las causas del accidente parece ser una tarea muy difícil. El principal problema al que se enfrenta el investigador es la necesidad de reconstruir el accidente y el papel de los factores humanos en él sobre la base de los pequeños fragmentos de información que se han puesto a disposición para el estudio. El desastre de Chernobyl es más que un grave accidente tecnológico, parte de las razones del desastre también se encuentran en la administración y la burocracia. Sin embargo, el objetivo principal de este artículo es considerar las fallas de diseño, las deficiencias operativas y los errores humanos que se combinaron en el accidente de Chernobyl.

¿A quién culpar?

El diseñador jefe de los reactores de agua en ebullición de gran potencia (RBMK) de tubos de presión utilizados en la central nuclear de Chernobyl (NPP), en 1989, presentó su punto de vista sobre las causas del accidente de Chernobyl. Atribuyó el desastre al hecho de que el personal no cumplió con los procedimientos correctos, o "disciplina de producción". Señaló que los abogados que investigan el accidente habían llegado a la misma conclusión. Según su punto de vista, “la culpa es del personal y no de algún fallo de diseño o fabricación”. El supervisor de investigación para el desarrollo de RBMK apoyó esta opinión. No se consideró la posibilidad de inadecuación ergonómica como factor causal.

Los propios operadores expresaron una opinión diferente. El supervisor de turno de la cuarta unidad, AF Akimov, al fallecer en un hospital a consecuencia de recibir una dosis de radiación de más de 1,500 rads (R) en un breve lapso de tiempo durante el accidente, no dejaba de decirles a sus padres que sus acciones había sido correcto y no podía entender qué había ido mal. Su persistencia reflejaba una confianza absoluta en un reactor que supuestamente era completamente seguro. Akimov también dijo que no tenía nada de qué culpar a su tripulación. Los operadores estaban seguros de que sus acciones estaban de acuerdo con las normas, y estos últimos no mencionaron en absoluto la eventualidad de una explosión. (Sorprendentemente, la posibilidad de que el reactor se volviera peligroso bajo ciertas condiciones se introdujo en las normas de seguridad solo después del accidente de Chernobyl). Sin embargo, a la luz de los problemas de diseño revelados posteriormente, es significativo que los operadores no pudieran entender por qué insertar varillas núcleo causó una explosión tan terrible en lugar de detener instantáneamente la reacción nuclear como se diseñó. Es decir, en este caso actuaron correctamente de acuerdo con las instrucciones de mantenimiento y con su modelo mental del sistema del reactor, pero el diseño del sistema no se correspondió con ese modelo.

Seis personas, que representan únicamente a la dirección de la planta, fueron condenadas, en vista de las pérdidas humanas, por haber infringido las normas de seguridad para instalaciones potencialmente explosivas. El presidente del tribunal pronunció unas palabras en el sentido de proceder con las investigaciones respecto de “los que no tomaron medidas para mejorar el diseño de la planta”. También mencionó la responsabilidad de los funcionarios del departamento, las autoridades locales y los servicios médicos. Pero, de hecho, estaba claro que el caso estaba cerrado. Nadie más fue considerado responsable del mayor desastre en la historia de la tecnología nuclear.

Sin embargo, es necesario investigar todos los factores causales que se combinaron en el desastre para aprender lecciones importantes para la operación futura segura de las centrales nucleares.

Secreto: el monopolio de la información en la investigación y la industria

El fracaso de la relación usuario-máquina que resultó en "Chernobyl-86" se puede atribuir en cierta medida a la política de secreto —la aplicación de un monopolio de la información— que rigió la comunicación tecnológica en el establecimiento de la energía nuclear soviética. Se otorgó a un pequeño grupo de científicos e investigadores el derecho exhaustivo de definir los principios y procedimientos básicos de la energía nuclear, un monopolio confiablemente protegido por la política de secreto. Como resultado, las garantías de los científicos soviéticos con respecto a la seguridad absoluta de las centrales nucleares no fueron cuestionadas durante 35 años, y el secreto ocultó la incompetencia de los líderes nucleares civiles. Por cierto, recientemente se supo que este secreto también se extendió a la información relacionada con el accidente de Three Mile Island; el personal operativo de las centrales nucleares soviéticas no estaba completamente informado sobre este accidente; solo se dieron a conocer elementos seleccionados de información que no contradecían la opinión oficial sobre la seguridad de las centrales nucleares. Un informe sobre los aspectos de ingeniería humana del accidente de Three Mile Island, presentado por el autor de este artículo en 1985, no se distribuyó a los involucrados en la seguridad y confiabilidad de las centrales nucleares.

Nunca se hizo público ningún accidente nuclear soviético, excepto los accidentes en las plantas de energía nuclear de Armenia y Chernobyl (1982), que se mencionaron casualmente en el periódico. Pravda. Al ocultar el verdadero estado de las cosas (sin hacer uso de las lecciones basadas en los análisis de accidentes), los líderes de la industria de la energía nuclear encaminaban directamente el camino hacia Chernobyl-86, un camino que se allanó aún más por el hecho de que se implantó una idea simplificada de las actividades del operador y se subestimó el riesgo de operar centrales nucleares.

Como declaró en 1990 un miembro del Comité Estatal de Expertos sobre las Consecuencias del accidente de Chernóbil: “Para no errar más, tenemos que admitir todos nuestros errores y analizarlos. Es fundamental determinar qué errores se debieron a nuestra inexperiencia y cuáles fueron en realidad un intento deliberado de ocultar la verdad”.

El accidente de Chernóbil de 1986

Mala planificación de la prueba.

El 25 de abril de 1986, la cuarta unidad de la central nuclear de Chernobyl (Chernobyl 4) se estaba preparando para el mantenimiento de rutina. El plan era apagar la unidad y realizar un experimento con sistemas de seguridad inoperativos totalmente privados de energía de fuentes normales. Esta prueba debería haberse realizado antes la puesta en marcha inicial de Chernobyl 4. Sin embargo, el Comité Estatal tenía tanta prisa por poner en marcha la unidad que decidió posponer indefinidamente algunas pruebas “insignificantes”. El Acta de Aceptación se firmó a fines de 1982. Por lo tanto, el ingeniero jefe adjunto estaba actuando de acuerdo con el plan anterior, que suponía una unidad totalmente inactiva; su planificación y el momento de la prueba procedieron de acuerdo con esta suposición implícita. Esta prueba no se llevó a cabo de ninguna manera por su propia iniciativa.

El programa de la prueba fue aprobado por el ingeniero jefe. Se suponía que la potencia durante la prueba se generaba a partir de la energía de reducción del rotor de la turbina (durante su rotación inducida por la inercia). Cuando aún gira, el rotor proporciona generación de energía eléctrica que podría usarse en caso de emergencia. La pérdida total de energía en una planta nuclear hace que todos los mecanismos se detengan, incluidas las bombas que hacen circular el refrigerante en el núcleo, lo que a su vez provoca la fusión del núcleo, un accidente grave. El experimento anterior tenía como objetivo probar la posibilidad de utilizar algún otro medio disponible, la rotación inercial de la turbina, para producir energía. No está prohibido realizar dichas pruebas en las plantas en funcionamiento, siempre que se haya desarrollado un procedimiento adecuado y se hayan elaborado precauciones de seguridad adicionales. El programa debe garantizar que se proporcione una fuente de alimentación de respaldo durante todo el período de prueba. En otras palabras, la pérdida de poder solo está implícita pero nunca se actualiza. La prueba se puede realizar solo después de que se apaga el reactor, es decir, cuando se presiona el botón de "parada" y las varillas absorbentes se insertan en el núcleo. Previo a esto, el reactor debe estar en una condición controlada estable con el margen de reactividad especificado en el procedimiento de operación, con al menos 28 a 30 varillas absorbentes insertadas en el núcleo.

El programa aprobado por el ingeniero jefe de la planta de Chernobyl no cumplía ninguno de los requisitos anteriores. Además, exigió el cierre del sistema de enfriamiento de emergencia del núcleo (ECCS), poniendo en peligro la seguridad de la planta durante todo el período de prueba (unas cuatro horas). Al desarrollar el programa, los iniciadores tuvieron en cuenta la posibilidad de activar el ECCS, una eventualidad que les habría impedido completar la prueba de resumen. El método de purga no se especificó en el programa ya que la turbina ya no necesitaba vapor. Claramente, las personas involucradas ignoraban por completo la física del reactor. Los líderes de la energía nuclear obviamente también incluyeron personas igualmente no calificadas, lo que explicaría el hecho de que cuando el programa anterior se presentó para su aprobación a las autoridades responsables en enero de 1986, nunca fue comentado por ellas de ninguna manera. La embotada sensación de peligro también contribuyó. Debido a la política de secreto que rodea a la tecnología nuclear, se ha formado la opinión de que las centrales nucleares son seguras y fiables, y que su funcionamiento está libre de accidentes. Sin embargo, la falta de respuesta oficial al programa no alertó al director de la planta de Chernobyl sobre la posibilidad de peligro. Decidió continuar con la prueba utilizando el programa no certificado, aunque no estaba permitido.

Cambio en el programa de prueba

Mientras realizaba la prueba, el personal violó el programa mismo, creando así más posibilidades de un accidente. El personal de Chernobyl cometió seis graves errores y violaciones. Según el programa el ECCS quedó inoperativo, siendo este uno de los errores más graves y fatales. Las válvulas de control del agua de alimentación habían sido cortadas y bloqueadas de antemano, por lo que sería imposible abrirlas incluso manualmente. El enfriamiento de emergencia se puso fuera de servicio deliberadamente para evitar un posible choque térmico resultante de la entrada de agua fría en el núcleo caliente. Esta decisión se basó en la firme creencia de que el reactor resistiría. La “fe” en el reactor se vio fortalecida por los diez años de operación comparativamente libres de problemas de la planta. Incluso una advertencia seria, la fusión parcial del núcleo en la primera unidad de Chernobyl en septiembre de 1982, fue ignorada.

De acuerdo con el programa de prueba, la puesta a punto del rotor debía realizarse a un nivel de potencia de 700 a 1000 MW._th (megavatios de energía térmica). Tal resumen debería haberse realizado cuando el reactor estaba siendo apagado, pero se eligió el otro camino, desastroso: continuar con la prueba con el reactor aún en funcionamiento. Esto se hizo para asegurar la “pureza” del experimento.

En ciertas condiciones de operación, se hace necesario cambiar o apagar un control local para grupos de varillas absorbentes. Al apagar uno de estos sistemas locales (los medios para hacerlo se especifican en el procedimiento para la operación de baja potencia), el ingeniero superior de control del reactor tardó en corregir el desequilibrio en el sistema de control. Como resultado, la potencia cayó por debajo de los 30 MW._th lo que condujo al envenenamiento del reactor de productos de fisión (con xenón y yodo). En tal caso, es casi imposible restaurar las condiciones normales sin interrumpir la prueba y esperar un día hasta que se supere el envenenamiento. El ingeniero jefe adjunto de operaciones no quiso interrumpir la prueba y, a gritos, obligó a los operadores de la sala de control a comenzar a subir el nivel de potencia (que se había estabilizado en 200 MW)._th). El envenenamiento del reactor continuó, pero no se permitió un mayor aumento de potencia debido al pequeño margen de reactividad operativa de solo 30 varillas para un reactor de tubo a presión de gran potencia (RBMK). El reactor se volvió prácticamente incontrolable y potencialmente explosivo porque, al tratar de superar el envenenamiento, los operadores retiraron varias varillas necesarias para mantener el margen de seguridad de la reactividad, haciendo ineficaz el sistema de parada. Sin embargo, se decidió proceder con la prueba. Evidentemente, el comportamiento del operador estuvo motivado principalmente por el deseo de completar la prueba lo antes posible.

Problemas por el inadecuado diseño del reactor y varillas absorbentes

Para dar una mejor comprensión de las causas del accidente, es necesario señalar las principales deficiencias de diseño de las varillas absorbentes del sistema de control y parada. La altura del núcleo es de 7 m, mientras que la longitud de absorción de las varillas asciende a 5 m con partes huecas de 1 m por encima y por debajo. Los extremos inferiores de las varillas absorbentes, que van por debajo del núcleo cuando se insertan por completo, están rellenos de grafito. Dado tal diseño, las barras de control entran en el núcleo seguidas de piezas huecas de un metro y, finalmente, vienen las piezas absorbentes.

En Chernobyl 4 había un total de 211 varillas absorbentes, 205 de las cuales se retiraron por completo. La reinserción simultánea de tantas varillas inicialmente da como resultado un exceso de reactividad (un pico en la actividad de fisión), ya que al principio los extremos de grafito y las partes huecas ingresan al núcleo. En un reactor controlado estable, tal explosión no es motivo de preocupación, pero en el caso de una combinación de condiciones adversas, dicha adición puede resultar fatal, ya que conduce a un rápido desbocamiento del reactor de neutrones. La causa inmediata del crecimiento de la reactividad inicial fue el inicio de la ebullición del agua en el núcleo. Este crecimiento de reactividad inicial reflejó un inconveniente particular: un coeficiente de vacío de vapor positivo, que resultó del diseño del núcleo. Esta deficiencia de diseño es una de las fallas que causaron errores del operador.

Graves fallas de diseño en el reactor y las varillas absorbentes en realidad predeterminaron el accidente de Chernobyl. En 1975, luego del accidente en la planta de Leningrado, y posteriormente, los especialistas alertaron sobre la posibilidad de otro accidente ante las deficiencias en el diseño del núcleo. Seis meses antes del desastre de Chernobyl, un inspector de seguridad de la planta de Kursk envió una carta a Moscú en la que señalaba al investigador jefe y al diseñador jefe ciertas insuficiencias de diseño del reactor y de las barras del sistema de control y protección. Sin embargo, el Comité Estatal de Supervisión de la Energía Nuclear calificó su argumento de infundado.

El curso del accidente en sí

El curso de los hechos fue el siguiente. Con el inicio de la cavitación de la bomba de refrigerante del reactor, que condujo a una velocidad de flujo reducida en el núcleo, el refrigerante hirvió en los tubos de presión. En ese momento, el supervisor de turno presionó el botón del sistema de paro. En respuesta, todas las barras de control (que habían sido retiradas) y las barras de parada cayeron en el núcleo. Sin embargo, los primeros en entrar en el núcleo fueron el grafito y los extremos huecos de las varillas, que provocan un aumento de la reactividad; y entraron al núcleo justo al comienzo de la generación intensiva de vapor. El aumento de la temperatura central también produjo el mismo efecto. Así se combinaron tres condiciones desfavorables para el núcleo. Comenzó la fuga inmediata del reactor. Esto se debió principalmente a graves deficiencias de diseño del RBMK. Cabe recordar aquí que el ECCS había sido inoperativo, bloqueado y sellado.

Los hechos posteriores son bien conocidos. El reactor resultó dañado. La mayor parte del combustible, el grafito y otros componentes del núcleo fueron expulsados. Los niveles de radiación en las cercanías de la unidad dañada ascendieron a 1,000 a 15,000 R/h, aunque hubo algunas áreas más distantes o protegidas donde los niveles de radiación fueron considerablemente más bajos.

Al principio, el personal no se dio cuenta de lo que había sucedido y siguió diciendo: “¡Es imposible! Todo se hizo correctamente.”

Consideraciones ergonómicas en relación con el informe soviético sobre el accidente

El informe presentado por la delegación soviética en la reunión de la Asociación Internacional de Energía Atómica (OIEA) en el verano de 1986 evidentemente dio información veraz sobre la explosión de Chernobyl, pero sigue volviendo la duda sobre si el énfasis se puso en los lugares correctos y si el diseño las deficiencias no se trataban con demasiada delicadeza. El informe indicó que el comportamiento del personal fue causado por el deseo de completar la prueba lo antes posible. A juzgar por los hechos de que el personal violó el procedimiento para preparar y realizar las pruebas, violó el programa de pruebas en sí mismo y fue negligente al realizar el control del reactor, parecería que los operadores no estaban completamente al tanto de los procesos que tenían lugar en el reactor. y había perdido toda sensación de peligro. Según el informe:

Los diseñadores del reactor no proporcionaron sistemas de seguridad diseñados para prevenir un accidente en caso de cierre deliberado de los medios de seguridad diseñados combinados con violaciones de los procedimientos operativos, ya que consideraban improbable tal combinación. Por lo tanto, la causa inicial del accidente fue una violación muy poco probable del procedimiento y las condiciones de operación por parte del personal de la planta.

Se ha sabido que en el texto inicial del informe a las palabras “personal de planta” le siguió la frase “que mostraba las fallas de diseño del reactor y de las barras del sistema de control y protección”.

Los diseñadores consideraron improbable la interferencia de "tontos inteligentes" en el control de la planta y, por lo tanto, no desarrollaron los mecanismos de seguridad de ingeniería correspondientes. Dada la frase en el informe que indica que los diseñadores consideraron improbable la combinación real de eventos, surgen algunas preguntas: ¿Habían considerado los diseñadores todas las situaciones posibles asociadas con la actividad humana en la planta? Si la respuesta es positiva, ¿cómo se tuvieron en cuenta en el diseño de la planta? Desafortunadamente, la respuesta a la primera pregunta es negativa, dejando áreas de interacción usuario-máquina sin determinar. Como resultado, el entrenamiento de emergencia en el sitio y el entrenamiento teórico y práctico se llevaron a cabo principalmente dentro de un algoritmo de control primitivo.

La ergonomía no se utilizó al diseñar sistemas de control asistidos por computadora y salas de control para plantas nucleares. Como ejemplo particularmente grave, un parámetro esencial indicativo del estado del núcleo, es decir, el número de varillas del sistema de control y protección en el núcleo, se mostró en el tablero de control de Chernobyl 4 de manera inadecuada para la percepción y comprensión. Esta insuficiencia fue superada solo por la experiencia del operador en la interpretación de las pantallas.

Los errores de cálculo del proyecto y el hecho de ignorar los factores humanos habían creado una bomba de acción retardada. Cabe recalcar que la falla de diseño del núcleo y del sistema de control sirvió como base fatal para posteriores acciones erróneas de los operadores, por lo que la principal causa del accidente fue el diseño inadecuado de la interacción usuario-máquina. Los investigadores del desastre pidieron "respeto a la ingeniería humana y la interacción hombre-máquina, siendo esa la lección que nos enseñó Chernobyl". Desafortunadamente, es difícil abandonar viejos enfoques y pensamientos estereotipados.

Ya en 1976, el académico PL Kapitza parecía prever un desastre por razones que podrían haber sido relevantes para prevenir un Chernobyl, pero sus preocupaciones no se dieron a conocer hasta 1989. En febrero de 1976, US News y World Report, una revista de noticias semanal, publicó un informe sobre el incendio en la instalación nuclear de Browns Ferry en California. Kapitza estaba tan preocupado por este accidente que lo mencionó en su propio informe, “Problemas globales y energía”, entregado en Estocolmo en mayo de 1976. Kapitza dijo en particular:

El accidente puso de manifiesto la insuficiencia de los métodos matemáticos utilizados para calcular la probabilidad de tales eventos, ya que estos métodos no tienen en cuenta la probabilidad debida a errores humanos. Para solucionar este problema, es necesario tomar medidas para evitar que cualquier accidente nuclear tome un curso desastroso.

Kapitza intentó publicar su trabajo en la revista Nauka y Zhizn (Ciencia y Vida), pero el artículo fue rechazado por considerar que no era aconsejable “asustar al público”. la revista sueca ambiente le había pedido a Kapitza su trabajo pero a la larga tampoco lo publicó.

La Academia de Ciencias aseguró a Kapitza que no podría haber tales accidentes en la URSS y como última "prueba" le dio las Reglas de seguridad para centrales nucleares recién publicadas. Estas reglas contenían, por ejemplo, artículos como “8.1. La actuación del personal en caso de accidente nuclear viene determinada por el procedimiento para hacer frente a las consecuencias del accidente”!

Después de Chernóbil

Como consecuencia directa o indirecta del accidente de Chernóbil, se están desarrollando y poniendo en marcha medidas para garantizar el funcionamiento seguro de las actuales centrales nucleares y mejorar el diseño y construcción de las futuras. En particular, se han tomado medidas para hacer que el sistema de parada de emergencia sea más rápido y para excluir cualquier posibilidad de que el personal lo desconecte deliberadamente. Se ha modificado el diseño de las varillas absorbentes y se han hecho más numerosas.

Además, el procedimiento anterior a Chernobyl para condiciones anormales instruía a los operadores a mantener el reactor en funcionamiento, mientras que según el actual, el reactor debe ser apagado. Se están desarrollando nuevos reactores que, básicamente, son inherentemente seguros. Han aparecido nuevas áreas de investigación que eran ignoradas o no existían antes de Chernobyl, incluido el análisis de seguridad probabilística y las pruebas de banco de seguridad experimental.

Sin embargo, según el ex Ministro de Industria y Energía Nuclear de la URSS, V. Konovalov, el número de fallas, paradas e incidentes en las centrales nucleares sigue siendo alto. Los estudios muestran que esto se debe principalmente a la mala calidad de los componentes entregados, al error humano y a las soluciones inadecuadas por parte de los organismos de diseño e ingeniería. La calidad del trabajo de construcción e instalación también deja mucho que desear.

Varias modificaciones y cambios de diseño se han convertido en una práctica común. Como resultado, y en combinación con una formación inadecuada, las cualificaciones del personal operativo son bajas. El personal tiene que mejorar sus conocimientos y habilidades en el curso de su trabajo, en base a su experiencia en la operación de la planta.

Aún quedan lecciones de ergonomía por aprender

Incluso el sistema de control de seguridad más eficaz y sofisticado no podrá garantizar la fiabilidad de la planta si no se tienen en cuenta los factores humanos. Se está preparando el trabajo para la formación profesional del personal en el Instituto de Investigación y Ciencia de las centrales nucleares de toda la Unión, y hay planes para ampliar considerablemente este esfuerzo. Debe admitirse, sin embargo, que la ingeniería humana todavía no es una parte integral del diseño, construcción, prueba y operación de la planta.

El antiguo Ministerio de Energía Nuclear de la URSS respondió en 1988 a una consulta oficial que en el período 1990-2000 no había necesidad de especialistas en ingeniería humana con educación secundaria y superior, ya que no había solicitudes correspondientes de dicho personal de plantas y empresas nucleares.

Para resolver muchos de los problemas mencionados en este artículo es necesario llevar a cabo investigación y desarrollo combinados que involucren a físicos, diseñadores, ingenieros industriales, personal operativo, especialistas en ingeniería humana, psicología y otros campos. Organizar tal trabajo conjunto entraña grandes dificultades, siendo una dificultad particular el monopolio que aún tienen algunos científicos y grupos de científicos sobre la “verdad” en el campo de la energía nuclear y el monopolio del personal operativo sobre la información relativa al funcionamiento de las centrales nucleares. Sin información completa disponible, es imposible dar un diagnóstico de ingeniería humana de una central nuclear y, si es necesario, proponer formas de eliminar sus deficiencias, así como desarrollar un sistema de medidas para prevenir accidentes.

En las centrales nucleares de la ex Unión Soviética los medios actuales de diagnóstico, control e informatización distan mucho de los estándares internacionales aceptados; los métodos de control de plantas son innecesariamente complicados y confusos; no existen programas avanzados de formación de personal; existe un apoyo deficiente de la operación de la planta por parte de los diseñadores y formatos muy desactualizados para los manuales de operación.

Conclusiones

En septiembre de 1990, después de más investigaciones, dos ex empleados de Chernobyl fueron liberados de prisión antes del final de sus mandatos. Tiempo después todo el personal operativo preso fue liberado antes de la hora señalada. Muchas personas involucradas en la confiabilidad y seguridad de las centrales nucleares ahora creen que el personal actuó correctamente, a pesar de que estas acciones correctas resultaron en la explosión. El personal de Chernóbil no se hace responsable de la inesperada magnitud del accidente.

En un intento por identificar a los responsables del desastre, el tribunal se basó principalmente en la opinión de especialistas técnicos que, en este caso, fueron los diseñadores de la central nuclear de Chernóbil. Como resultado de esto, se aprende una lección más importante de Chernobyl: siempre que el principal documento legal que se utiliza para identificar la responsabilidad por desastres en establecimientos tan complicados como la central nuclear sea algo así como instrucciones de mantenimiento producidas y modificadas exclusivamente por los diseñadores de estos establecimientos, Es demasiado difícil técnicamente encontrar las verdaderas razones de los desastres, así como tomar todas las precauciones necesarias para evitarlos.

Además, aún queda la cuestión de si el personal operativo debe seguir estrictamente las instrucciones de mantenimiento en caso de desastre o si debe actuar de acuerdo con su conocimiento, experiencia o intuición, lo que puede incluso contradecir las instrucciones o asociarse inconscientemente con la amenaza de castigo severo.

Debemos afirmar, lamentablemente, que la pregunta “¿Quién es culpable del accidente de Chernobyl?” no se ha aclarado. Los responsables deben buscarse entre los políticos, físicos, administradores y operadores, así como entre los ingenieros de desarrollo. Condenar a simples "guardabosques" como en el caso de Chernobyl, o hacer que los clérigos santifiquen las centrales nucleares con agua bendita, como se hizo con la unidad plagada de incidentes en Smolensk en 1991, no pueden ser las medidas correctas para garantizar el funcionamiento seguro y fiable de las centrales nucleares.

Quienes consideren el desastre de Chernobyl simplemente como una molestia desafortunada que nunca volverá a ocurrir, deben darse cuenta de que una característica humana básica es que las personas cometen errores, no solo el personal operativo sino también los científicos e ingenieros. Ignorar los principios ergonómicos sobre las interacciones usuario-máquina en cualquier campo técnico o industrial dará como resultado errores más frecuentes y más graves.

Por tanto, es necesario diseñar instalaciones técnicas como las centrales nucleares de forma que se descubran los posibles errores antes de que se produzca un accidente grave. Se han derivado muchos principios ergonómicos tratando de prevenir errores en primer lugar, por ejemplo, en el diseño de indicadores y controles. Sin embargo, todavía hoy estos principios se violan en muchas instalaciones técnicas en todo el mundo.

El personal operativo de instalaciones complejas debe estar altamente calificado, no solo para las operaciones de rutina sino también en los procedimientos necesarios en caso de desviación del estado normal. Una sólida comprensión de la física y las tecnologías involucradas ayudará al personal a reaccionar mejor en condiciones críticas. Estas cualificaciones sólo pueden obtenerse mediante una formación intensiva.

Las constantes mejoras de las interfaces usuario-máquina en todo tipo de aplicaciones técnicas, a menudo como resultado de accidentes menores o mayores, muestran que el problema de los errores humanos y, por tanto, de la interacción usuario-máquina está lejos de resolverse. Es necesaria una investigación ergonómica continua y la consiguiente aplicación de los resultados obtenidos encaminados a hacer más fiable la interacción usuario-máquina, especialmente con tecnologías que tienen un poder altamente destructivo, como la energía nuclear. Chernobyl es una severa advertencia de lo que puede suceder si las personas, tanto científicos e ingenieros como administradores y políticos, ignoran la necesidad de incluir la ergonomía en el proceso de diseño y operación de instalaciones técnicas complejas.

Hans Blix, Director General del OIEA, ha subrayado este problema con una importante comparación. Se ha dicho que el problema de la guerra es demasiado serio para dejarlo únicamente en manos de los generales. Blix agregó “que los problemas de la energía nuclear son demasiado serios para dejarlos únicamente en manos de expertos nucleares”.

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