A toxicologia é o estudo dos venenos ou, de forma mais abrangente, a identificação e quantificação dos resultados adversos associados à exposição a agentes físicos, substâncias químicas e outras condições. Como tal, a toxicologia baseia-se na maioria das ciências biológicas básicas, disciplinas médicas, epidemiologia e algumas áreas da química e da física para obter informações, projetos e métodos de pesquisa. A toxicologia abrange desde investigações de pesquisa básica sobre o mecanismo de ação de agentes tóxicos até o desenvolvimento e interpretação de testes padrão que caracterizam as propriedades tóxicas dos agentes. A toxicologia fornece informações importantes tanto para a medicina quanto para a epidemiologia na compreensão da etiologia e no fornecimento de informações quanto à plausibilidade das associações observadas entre exposições, incluindo ocupações e doenças. A toxicologia pode ser dividida em disciplinas padrão, como toxicologia clínica, forense, investigativa e regulatória; a toxicologia pode ser considerada por sistema ou processo de órgão-alvo, como imunotoxicologia ou toxicologia genética; a toxicologia pode ser apresentada em termos funcionais, como pesquisa, teste e avaliação de risco.

É um desafio propor uma apresentação abrangente da toxicologia neste enciclopédia. Este capítulo não apresenta um compêndio de informações sobre toxicologia ou efeitos adversos de agentes específicos. Esta última informação é melhor obtida a partir de bases de dados continuamente atualizadas, conforme descrito na última seção deste capítulo. Além disso, o capítulo não tenta enquadrar a toxicologia em subdisciplinas específicas, como a toxicologia forense. A premissa do capítulo é que as informações fornecidas sejam relevantes para todos os tipos de empreendimentos toxicológicos e para o uso da toxicologia em várias especialidades e áreas médicas. Neste capítulo, os tópicos são baseados principalmente em uma orientação prática e integração com a intenção e propósito do enciclopédia como um todo. Os tópicos também são selecionados para facilitar a referência cruzada dentro do enciclopédia.

Na sociedade moderna, a toxicologia tornou-se um elemento importante na saúde ambiental e ocupacional. Isso ocorre porque muitas organizações, governamentais e não governamentais, utilizam informações da toxicologia para avaliar e regular os perigos no local de trabalho e no ambiente não ocupacional. Como parte das estratégias de prevenção, a toxicologia é inestimável, pois é a fonte de informação sobre perigos potenciais na ausência de exposições humanas generalizadas. Os métodos toxicológicos também são amplamente utilizados pela indústria no desenvolvimento de produtos, para fornecer informações úteis no projeto de moléculas específicas ou formulações de produtos.

O capítulo começa com cinco artigos sobre princípios gerais de toxicologia, importantes para a consideração da maioria dos tópicos da área. Os primeiros princípios gerais referem-se à compreensão das relações entre a exposição externa e a dose interna. Na terminologia moderna, “exposição” refere-se às concentrações ou quantidade de uma substância apresentada a indivíduos ou populações – quantidades encontradas em volumes específicos de ar ou água, ou em massas de solo. “Dose” refere-se à concentração ou quantidade de uma substância dentro de uma pessoa ou organismo exposto. Na saúde ocupacional, os padrões e diretrizes são geralmente definidos em termos de exposição ou limites permitidos de concentração em situações específicas, como no ar do local de trabalho. Esses limites de exposição são baseados em suposições ou informações sobre as relações entre exposição e dose; no entanto, muitas vezes as informações sobre a dose interna não estão disponíveis. Assim, em muitos estudos de saúde ocupacional, as associações podem ser feitas apenas entre exposição e resposta ou efeito. Em alguns casos, os padrões foram estabelecidos com base na dose (por exemplo, níveis permitidos de chumbo no sangue ou mercúrio na urina). Embora essas medidas estejam mais diretamente correlacionadas com a toxicidade, ainda é necessário calcular novamente os níveis de exposição associados a esses níveis para fins de controle de riscos.

O próximo artigo trata dos fatores e eventos que determinam as relações entre exposição, dose e resposta. Os primeiros fatores estão relacionados à captação, absorção e distribuição - os processos que determinam o transporte real de substâncias do ambiente externo para o corpo através de portais de entrada, como pele, pulmão e intestino. Esses processos estão na interface entre os seres humanos e seus ambientes. O segundo fator, do metabolismo, diz respeito à compreensão de como o corpo lida com as substâncias absorvidas. Algumas substâncias são transformadas por processos celulares do metabolismo, que podem aumentar ou diminuir sua atividade biológica.

Os conceitos de órgão-alvo e efeito crítico foram desenvolvidos para auxiliar na interpretação dos dados toxicológicos. Dependendo da dose, duração e via de exposição, bem como dos fatores do hospedeiro, como a idade, muitos agentes tóxicos podem induzir uma série de efeitos nos órgãos e organismos. Um papel importante da toxicologia é identificar o efeito importante ou conjuntos de efeitos para prevenir doenças irreversíveis ou debilitantes. Uma parte importante dessa tarefa é a identificação do órgão primeiro ou mais afetado por um agente tóxico; este órgão é definido como o “órgão-alvo”. Dentro do órgão-alvo, é importante identificar o evento ou eventos importantes que sinalizam intoxicação ou dano, a fim de verificar se o órgão foi afetado além da faixa de variação normal. Isso é conhecido como “efeito crítico”; pode representar o primeiro evento em uma progressão de estágios fisiopatológicos (como a excreção de proteínas de baixo peso molecular como efeito crítico na nefrotoxicidade), ou pode representar o primeiro e potencialmente irreversível efeito em um processo patológico (como a formação de um aduto de DNA na carcinogênese). Esses conceitos são importantes em saúde ocupacional porque definem os tipos de toxicidade e doença clínica associados a exposições específicas e, na maioria dos casos, a redução da exposição tem como objetivo a prevenção de efeitos críticos em órgãos-alvo, em vez de todos os efeitos em todos ou quaisquer órgão.

Os próximos dois artigos tratam de importantes fatores do hospedeiro que afetam muitos tipos de respostas a muitos tipos de agentes tóxicos. São eles: determinantes genéticos ou fatores hereditários de suscetibilidade/resistência; e idade, sexo e outros fatores, como dieta ou coexistência de doenças infecciosas. Esses fatores também podem afetar a exposição e a dose, modificando a captação, absorção, distribuição e metabolismo. Como as populações trabalhadoras em todo o mundo variam em relação a muitos desses fatores, é fundamental que os especialistas em saúde ocupacional e os formuladores de políticas entendam como esses fatores podem contribuir para as variabilidades de resposta entre as populações e indivíduos dentro das populações. Em sociedades com populações heterogêneas, essas considerações são particularmente importantes. A variabilidade das populações humanas deve ser considerada na avaliação dos riscos de exposições ocupacionais e na obtenção de conclusões racionais do estudo de organismos não humanos em pesquisas ou testes toxicológicos.

A seção fornece duas visões gerais sobre toxicologia no nível mecanicista. Mecanicamente, os toxicologistas modernos consideram que todos os efeitos tóxicos manifestam suas primeiras ações no nível celular; assim, as respostas celulares representam as primeiras indicações dos encontros do corpo com um agente tóxico. Supõe-se ainda que essas respostas representam um espectro de eventos, desde lesões até a morte. A lesão celular refere-se a processos específicos utilizados pelas células, a menor unidade de organização biológica dentro dos órgãos, para responder ao desafio. Essas respostas envolvem mudanças na função de processos dentro da célula, incluindo a membrana e sua capacidade de absorver, liberar ou excluir substâncias; a síntese dirigida de proteínas a partir de aminoácidos; e a rotatividade dos componentes celulares. Essas respostas podem ser comuns a todas as células lesadas ou podem ser específicas para certos tipos de células dentro de certos sistemas de órgãos. A morte celular é a destruição de células dentro de um sistema de órgãos, como consequência de lesão celular irreversível ou descompensada. Agentes tóxicos podem causar morte celular aguda devido a certas ações, como envenenamento da transferência de oxigênio, ou a morte celular pode ser consequência de intoxicação crônica. A morte celular pode ser seguida por substituição em alguns, mas não em todos os sistemas de órgãos, mas em algumas condições a proliferação celular induzida pela morte celular pode ser considerada uma resposta tóxica. Mesmo na ausência de morte celular, lesões celulares repetidas podem induzir estresse nos órgãos que comprometem sua função e afetam sua progênie.

O capítulo é então dividido em tópicos mais específicos, que são agrupados nas seguintes categorias: mecanismo, métodos de teste, regulamentação e avaliação de risco. Os artigos sobre mecanismos concentram-se principalmente em sistemas-alvo em vez de órgãos. Isso reflete a prática da toxicologia e medicina modernas, que estuda sistemas de órgãos em vez de órgãos isolados. Assim, por exemplo, a discussão da toxicologia genética não está focada nos efeitos tóxicos de agentes em um órgão específico, mas sim no material genético como alvo de ação tóxica. Da mesma forma, o artigo sobre imunotoxicologia discute os vários órgãos e células do sistema imunológico como alvos de agentes tóxicos. Os artigos de métodos são projetados para serem altamente operacionais; eles descrevem os métodos atuais em uso em muitos países para identificação de perigos, ou seja, o desenvolvimento de informações relacionadas às propriedades biológicas dos agentes.

O capítulo continua com cinco artigos sobre a aplicação da toxicologia na regulamentação e formulação de políticas, desde a identificação de perigos até a avaliação de riscos. É apresentada a prática corrente em vários países, assim como a IARC. Esses artigos devem permitir que o leitor entenda como as informações derivadas de testes toxicológicos são integradas com inferências básicas e mecanicistas para derivar informações quantitativas usadas na definição de níveis de exposição e outras abordagens para controlar riscos no local de trabalho e no ambiente geral.

Um resumo dos bancos de dados toxicológicos disponíveis, aos quais os leitores desta enciclopédia podem consultar para obter informações detalhadas sobre exposições e agentes tóxicos específicos, pode ser encontrado no Volume III (consulte “Bancos de dados toxicológicos” no capítulo Manuseio seguro de produtos químicos, que fornece informações sobre muitas dessas bases de dados, suas fontes de informação, métodos de avaliação e interpretação e meios de acesso). Esses bancos de dados, juntamente com o enciclopédia, proporcionar ao especialista em saúde ocupacional, ao trabalhador e ao empregador a possibilidade de obter e utilizar informações atualizadas sobre toxicologia e avaliação de agentes tóxicos por órgãos nacionais e internacionais.

Este capítulo enfoca os aspectos da toxicologia relevantes para a segurança e saúde ocupacional. Por esse motivo, a toxicologia clínica e a toxicologia forense não são especificamente abordadas como subdisciplinas do campo. Muitos dos mesmos princípios e abordagens descritos aqui são usados ​​nessas subdisciplinas, bem como na saúde ambiental. Eles também são aplicáveis ​​para avaliar os impactos de agentes tóxicos em populações não humanas, uma grande preocupação das políticas ambientais em muitos países. Foi feita uma tentativa empenhada de alistar as perspectivas e experiências de especialistas e profissionais de todos os setores e de muitos países; no entanto, o leitor pode notar um certo preconceito em relação aos cientistas acadêmicos do mundo desenvolvido. Embora o editor e os colaboradores acreditem que os princípios e a prática da toxicologia sejam internacionais, os problemas de viés cultural e estreiteza da experiência podem ficar evidentes neste capítulo. O editor do capítulo espera que os leitores deste enciclopédia ajudará a garantir a perspectiva mais ampla possível, pois esta importante referência continua a ser atualizada e expandida.

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As causas do desastre de Chernobyl em 1986 foram atribuídas ao pessoal operacional, ao gerenciamento da usina, ao projeto do reator e à falta de informações de segurança adequadas na indústria nuclear soviética. Este artigo considera uma série de falhas de projeto, deficiências operacionais e erros humanos que se combinaram no acidente. Ele examina a sequência de eventos que levaram ao acidente, problemas de projeto no reator e nas hastes de resfriamento e o curso do próprio acidente. Considera os aspectos ergonômicos e expressa a visão de que a principal causa do acidente foi a interação inadequada do usuário com a máquina. Finalmente, enfatiza as contínuas inadequações e enfatiza que, a menos que as lições de ergonomia sejam totalmente aprendidas, um desastre semelhante ainda pode ocorrer.

A história completa do desastre de Chernobyl ainda não foi divulgada. Para falar francamente, a verdade ainda é velada por reticências egoístas, meias-verdades, sigilos e até falsidades. Um estudo abrangente das causas do acidente parece ser uma tarefa muito difícil. O principal problema enfrentado pelo investigador é a necessidade de reconstruir o acidente e o papel dos fatores humanos nele com base nos pequenos pedaços de informação que foram disponibilizados para estudo. O desastre de Chernobyl é mais do que um grave acidente tecnológico, parte das razões do desastre também está na administração e na burocracia. No entanto, o principal objetivo deste artigo é considerar as falhas de projeto, as deficiências operacionais e os erros humanos que se combinaram no acidente de Chernobyl.

Quem é o culpado?

O designer-chefe dos reatores de tubo de pressão de água fervente de grande potência (RBMK) usados ​​na usina nuclear de Chernobyl (NPP), em 1989, apresentou sua visão sobre as causas do acidente de Chernobyl. Ele atribuiu o desastre ao fato de o pessoal não observar os procedimentos corretos, ou “disciplina de produção”. Ele ressaltou que os advogados que investigam o acidente chegaram à mesma conclusão. De acordo com sua opinião, “a falha está no pessoal, e não em algumas falhas de design ou fabricação”. O supervisor de pesquisa para o desenvolvimento do RBMK apoiou essa visão. Não foi considerada a possibilidade de inadequação ergonômica como fator causal.

Os próprios operadores expressaram uma opinião diferente. O supervisor de turno da quarta unidade, AF Akimov, ao falecer em um hospital em decorrência de receber uma dose de radiação superior a 1,500 rads (R) em um curto período de tempo durante o acidente, repetia aos pais que suas ações estava correto e ele não conseguia entender o que tinha dado errado. Sua persistência refletia confiança absoluta em um reator supostamente totalmente seguro. Akimov também disse que não tinha nada para culpar sua tripulação. Os operadores tinham certeza de que suas ações estavam de acordo com os regulamentos, e estes não mencionaram a eventualidade de uma explosão. (Notavelmente, a possibilidade de o reator se tornar perigoso sob certas condições foi introduzida nos regulamentos de segurança somente após o acidente de Chernobyl.) No entanto, à luz dos problemas de projeto revelados posteriormente, é significativo que os operadores não pudessem entender por que inserir hastes no núcleo causou uma explosão tão terrível em vez de parar instantaneamente a reação nuclear como planejado. Em outras palavras, neste caso eles agiram corretamente de acordo com as instruções de manutenção e com seu modelo mental do sistema do reator, mas o projeto do sistema não correspondeu a esse modelo.

Seis pessoas, representando apenas a direção da usina, foram condenadas, em face das perdas humanas, por terem violado normas de segurança para instalações potencialmente explosivas. O presidente do tribunal proferiu algumas palavras no sentido de prosseguir com as investigações relativas “aqueles que não tomaram medidas para melhorar o desenho da central”. Ele também mencionou a responsabilidade dos funcionários do departamento, autoridades locais e serviços médicos. Mas, de fato, ficou claro que o caso estava encerrado. Ninguém mais foi responsabilizado pelo maior desastre da história da tecnologia nuclear.

No entanto, é necessário investigar todos os fatores causais que se combinaram no desastre para aprender lições importantes para uma futura operação segura de NPPs.

Sigilo: o monopólio da informação na pesquisa e na indústria

O fracasso da relação usuário-máquina que resultou em “Chernobyl-86” pode ser atribuído em certa medida à política de sigilo – a imposição de um monopólio de informação – que governava a comunicação tecnológica no estabelecimento da energia nuclear soviética. Um pequeno grupo de cientistas e pesquisadores recebeu o direito exaustivo de definir os princípios e procedimentos básicos da energia nuclear, um monopólio protegido de forma confiável pela política de sigilo. Como resultado, as garantias dos cientistas soviéticos em relação à segurança absoluta das usinas nucleares permaneceram incontestadas por 35 anos, e o sigilo ocultou a incompetência dos líderes nucleares civis. A propósito, soube-se recentemente que esse sigilo foi estendido também às informações relacionadas ao acidente de Three Mile Island; o pessoal operacional das usinas nucleares soviéticas não foi totalmente informado sobre esse acidente - apenas informações selecionadas, que não contradizem a visão oficial sobre a segurança das usinas nucleares, foram divulgadas. Um relatório sobre os aspectos de engenharia humana do acidente de Three Mile Island, apresentado pelo autor deste artigo em 1985, não foi distribuído aos envolvidos com segurança e confiabilidade de NPPs.

Nenhum acidente nuclear soviético foi tornado público, exceto os acidentes nas usinas nucleares de Armênia e Chernobyl (1982), que foram casualmente mencionados no jornal. Pravda. Ao ocultar o verdadeiro estado de coisas (deixando de fazer uso das lições baseadas nas análises de acidentes), os líderes da indústria de energia nuclear estavam colocando-a diretamente no caminho para Chernobyl-86, um caminho que foi ainda mais suavizado pelo fato de que implantou-se uma ideia simplificada das atividades do operador e subestimou-se o risco de operação das usinas hidrelétricas.

Como um membro do Comitê Estadual de Peritos sobre as Consequências do acidente de Chernobyl afirmou em 1990: “Para não errar mais, temos que admitir todos os nossos erros e analisá-los. É essencial determinar quais erros foram devidos à nossa inexperiência e quais foram, na verdade, uma tentativa deliberada de esconder a verdade.”

O acidente de Chernobyl de 1986

Planejamento incorreto do teste

Em 25 de abril de 1986, a quarta unidade da central nuclear de Chernobyl (Chernobyl 4) estava sendo preparada para manutenção de rotina. O plano era desligar a unidade e realizar um experimento envolvendo sistemas de segurança inoperantes totalmente privados de energia de fontes normais. Este teste deveria ter sido feito antes a inicialização inicial de Chernobyl 4. No entanto, o Comitê Estadual teve tanta pressa em colocar em funcionamento a unidade que decidiu adiar indefinidamente alguns testes “insignificantes”. O Termo de Aceitação foi assinado no final de 1982. Assim, o engenheiro-chefe adjunto agia de acordo com o plano anterior, que pressupunha uma unidade totalmente inativa; seu planejamento e tempo do teste procederam de acordo com essa suposição implícita. Este teste não foi de forma alguma realizado por sua própria iniciativa.

O programa do teste foi aprovado pelo engenheiro-chefe. A potência durante o teste deveria ser gerada a partir da energia do rotor da turbina (durante sua rotação induzida pela inércia). Quando ainda girando, o rotor fornece geração de energia elétrica que pode ser usada em caso de emergência. A perda total de energia em uma usina nuclear faz com que todos os mecanismos parem, incluindo as bombas que fornecem a circulação do refrigerante no núcleo, o que, por sua vez, resulta no derretimento do núcleo - um grave acidente. O experimento acima visava testar a possibilidade de usar algum outro meio disponível - a rotação inercial da turbina - para produzir energia. Não é proibido realizar tais testes em plantas operacionais, desde que um procedimento adequado tenha sido desenvolvido e precauções de segurança adicionais tenham sido elaboradas. O programa deve garantir que seja fornecida uma fonte de alimentação de reserva durante todo o período de teste. Em outras palavras, a perda de poder é apenas implícita, mas nunca efetivada. O teste pode ser realizado somente após o desligamento do reator, ou seja, quando o botão “scram” for pressionado e as hastes absorvedoras forem inseridas no núcleo. Antes disso, o reator deve estar em condição controlada estável com a margem de reatividade especificada no procedimento operacional, com pelo menos 28 a 30 hastes absorvedoras inseridas no núcleo.

O programa aprovado pelo engenheiro-chefe da usina de Chernobyl não atendeu a nenhum dos requisitos acima. Além disso, previa o desligamento do sistema de resfriamento de emergência do núcleo (ECCS), comprometendo a segurança da usina durante todo o período de teste (cerca de quatro horas). No desenvolvimento do programa, os iniciadores tiveram em conta a possibilidade de acionar o ECCS, eventualidade que os teria impedido de realizar o teste de rundown. O método de purga não foi especificado no programa, pois a turbina não precisava mais de vapor. Claramente, as pessoas envolvidas desconheciam completamente a física do reator. Os líderes da energia nuclear obviamente também incluíam pessoas igualmente desqualificadas, o que explicaria o fato de que, quando o programa acima foi submetido à aprovação das autoridades responsáveis ​​em janeiro de 1986, ele nunca foi comentado por elas de forma alguma. A sensação entorpecida de perigo também deu sua contribuição. Devido à política de sigilo em torno da tecnologia nuclear, formou-se a opinião de que as usinas nucleares eram seguras e confiáveis ​​e que sua operação era livre de acidentes. A falta de resposta oficial ao programa não alertou, no entanto, o diretor da usina de Chernobyl para a possibilidade de perigo. Ele decidiu prosseguir com o teste usando o programa não certificado, embora não fosse permitido.

Mudança no programa de teste

Ao realizar o teste, o pessoal violou o próprio programa, criando assim mais possibilidades de acidente. O pessoal de Chernobyl cometeu seis erros grosseiros e violações. De acordo com o programa o ECCS ficou inoperante, sendo este um dos erros mais graves e fatais. As válvulas de controle da água de alimentação foram cortadas e bloqueadas de antemão, de modo que seria impossível abri-las manualmente. O resfriamento de emergência foi deliberadamente desativado para evitar possíveis choques térmicos resultantes da entrada de água fria no núcleo quente. Essa decisão foi baseada na firme crença de que o reator resistiria. A “fé” no reator foi fortalecida pelos dez anos de operação comparativamente sem problemas da usina. Mesmo um aviso sério, o derretimento parcial do núcleo na primeira unidade de Chernobyl em setembro de 1982, foi ignorado.

De acordo com o programa de teste, o aperto do rotor deveria ser realizado em um nível de potência de 700 a 1000 MW_th (megawatts de energia térmica). Tal rundown deveria ter sido feito enquanto o reator estava sendo desligado, mas o outro caminho, desastroso, foi escolhido: prosseguir com o teste com o reator ainda operando. Isso foi feito para garantir a “pureza” do experimento.

Em determinadas condições de operação, torna-se necessário trocar ou desligar um controle local para aglomerados de hastes absorvedoras. Ao desligar um desses sistemas locais (os meios de fazer isso são especificados no procedimento para operação de baixa potência), o engenheiro sênior de controle do reator demorou a corrigir o desequilíbrio no sistema de controle. Como resultado, a potência caiu abaixo de 30 MW_th que levou ao envenenamento do reator de produto de fissão (com xenônio e iodo). Nesse caso, é quase impossível restaurar as condições normais sem interromper o teste e esperar um dia até que o envenenamento seja superado. O subchefe de operações não quis interromper o teste e, por meio de gritos, obrigou os operadores da sala de controle a começar a aumentar o nível de potência (que estava estabilizado em 200 MW_th). O envenenamento do reator continuou, mas um aumento adicional de potência era inadmissível devido à pequena margem de reatividade operacional de apenas 30 hastes para um reator de tubo de pressão de grande potência (RBMK). O reator tornou-se praticamente incontrolável e potencialmente explosivo porque, na tentativa de contornar o envenenamento, os operadores retiraram várias hastes necessárias para manter a margem de segurança de reatividade, tornando o sistema scram ineficaz. Mesmo assim, optou-se por prosseguir com o teste. O comportamento do operador foi evidentemente motivado principalmente pelo desejo de concluir o teste o mais rápido possível.

Problemas devido ao design inadequado do reator e das hastes absorvedoras

Para melhor compreensão das causas do acidente, é necessário apontar as principais deficiências de projeto das hastes absorvedoras do sistema de controle e scram. A altura do núcleo é de 7 m, enquanto o comprimento absorvente das hastes é de 5 m com partes ocas de 1 m acima e abaixo dela. As extremidades inferiores das hastes absorventes, que ficam sob o núcleo quando totalmente inseridas, são preenchidas com grafite. Dado tal projeto, as hastes de controle entram no núcleo seguido por partes ocas de um metro e, finalmente, vêm as partes absorventes.

Em Chernobyl 4 , havia um total de 211 hastes absorvedoras, das quais 205 foram totalmente retiradas. A reinserção simultânea de tantas hastes inicialmente resulta em overshoot de reatividade (um pico na atividade de fissão), já que a princípio as extremidades de grafite e as partes ocas entram no núcleo. Em um reator controlado estável, tal explosão não é nada para se preocupar, mas no caso de uma combinação de condições adversas, tal adição pode ser fatal, uma vez que leva ao descontrole imediato do reator de nêutrons. A causa imediata do crescimento inicial da reatividade foi o início da ebulição da água no núcleo. Este crescimento inicial da reatividade refletiu uma desvantagem particular: um coeficiente de vácuo de vapor positivo, que resultou do projeto do núcleo. Esta deficiência de projeto é uma das falhas que causaram erros do operador.

Graves falhas de projeto no reator e nas hastes de absorção realmente predeterminaram o acidente de Chernobyl. Em 1975, após o acidente na usina de Leningrado, e posteriormente, especialistas alertaram para a possibilidade de outro acidente devido a deficiências no projeto do núcleo. Seis meses antes do desastre de Chernobyl, um inspetor de segurança da usina de Kursk enviou uma carta a Moscou na qual apontava ao pesquisador-chefe e ao projetista-chefe certas inadequações de projeto do reator e das hastes do sistema de controle e proteção. O Comitê Estadual de Supervisão de Energia Nuclear, no entanto, chamou seu argumento de infundado.

O curso do acidente em si

O curso dos eventos foi o seguinte. Com o início da cavitação da bomba de refrigerante do reator, que levou à redução da vazão no núcleo, o refrigerante ferveu nos tubos de pressão. Nesse momento, o supervisor de turno apertou o botão do sistema scram. Em resposta, todas as hastes de controle (que haviam sido retiradas) e as hastes scram caíram no núcleo. No entanto, os primeiros a entrar no núcleo foram o grafite e as extremidades ocas das hastes, que causam o aumento da reatividade; e eles entraram no núcleo apenas no início da geração intensiva de vapor. O aumento da temperatura central também produziu o mesmo efeito. Assim, foram combinadas três condições desfavoráveis ​​para o núcleo. A fuga imediata do reator começou. Isso se deveu principalmente às deficiências brutas de design do RBMK. Deve ser lembrado aqui que o ECCS foi inoperante, trancado e lacrado.

Os eventos subsequentes são bem conhecidos. O reator foi danificado. A maior parte do combustível, grafite e outros componentes internos foram queimados. Os níveis de radiação nas proximidades da unidade danificada chegaram a 1,000 a 15,000 R/h, embora houvesse algumas áreas mais distantes ou protegidas onde os níveis de radiação eram consideravelmente mais baixos.

A princípio, o pessoal não percebeu o que havia acontecido e continuou dizendo: “É impossível! Tudo foi feito corretamente.”

Considerações de ergonomia em conexão com o relatório soviético sobre o acidente

O relatório apresentado pela delegação soviética na reunião da Associação Internacional de Energia Atômica (AIEA) no verão de 1986 evidentemente forneceu informações verdadeiras sobre a explosão de Chernobyl, mas uma dúvida persiste sobre se a ênfase foi colocada nos lugares certos e se o projeto as inadequações não eram tratadas com muita delicadeza. O relatório afirmou que o comportamento do pessoal foi causado pelo desejo de concluir o teste o mais rápido possível. A julgar pelos fatos de que o pessoal violou o procedimento de preparação e realização de testes, violou o próprio programa de testes e foi descuidado ao realizar o controle do reator, parece que os operadores não estavam totalmente cientes dos processos que ocorrem no reator e havia perdido toda a sensação de perigo. De acordo com o relatório:

Os projetistas do reator falharam em fornecer sistemas de segurança projetados para evitar um acidente no caso de desligamento deliberado dos meios de segurança projetados combinados com violações dos procedimentos operacionais, uma vez que consideravam tal combinação improvável. Portanto, a causa inicial do acidente foi uma violação muito improvável do procedimento e das condições operacionais pelo pessoal da fábrica.

Tornou-se conhecido que no texto inicial do relatório as palavras “pessoal da usina” foram seguidas pela frase “que mostrava as falhas de projeto do reator e das hastes do sistema de controle e proteção”.

Os projetistas consideraram improvável a interferência de “tolos inteligentes” no controle da planta e, portanto, falharam em desenvolver os mecanismos de segurança de engenharia correspondentes. Diante da frase do relatório afirmando que os projetistas consideraram improvável a real combinação de eventos, algumas questões surgem: os projetistas consideraram todas as situações possíveis associadas à atividade humana na usina? Se a resposta for positiva, como eles foram levados em consideração no projeto da planta? Infelizmente, a resposta à primeira pergunta é negativa, deixando indeterminadas as áreas de interação usuário-máquina. Como resultado, o treinamento de emergência no local e o treinamento teórico e prático foram realizados principalmente dentro de um algoritmo de controle primitivo.

A ergonomia não foi usada ao projetar sistemas de controle assistidos por computador e salas de controle para usinas nucleares. Como um exemplo particularmente grave, um parâmetro essencial indicativo do estado do núcleo, ou seja, o número de hastes do sistema de controle e proteção no núcleo, foi exibido no painel de controle de Chernobyl 4 de maneira inadequada para percepção e compreensão. Essa inadequação foi superada apenas pela experiência do operador na interpretação de exibições.

Os erros de cálculo do projeto e a ignorância dos fatores humanos criaram uma bomba de ação retardada. Deve-se enfatizar que a falha de projeto do núcleo e do sistema de controle serviu como base fatal para outras ações errôneas dos operadores e, portanto, a principal causa do acidente foi o projeto inadequado da interação usuário-máquina. Os investigadores do desastre pediram “respeito à engenharia humana e à interação homem-máquina, sendo esta a lição que Chernobyl nos ensinou”. Infelizmente, é difícil abandonar velhas abordagens e pensamentos estereotipados.

Já em 1976, o acadêmico PL Kapitza parecia prever um desastre por razões que poderiam ter sido relevantes para evitar Chernobyl, mas suas preocupações foram divulgadas apenas em 1989. Em fevereiro de 1976, US News and World Report, uma revista semanal de notícias, publicou uma reportagem sobre o incêndio na instalação nuclear de Browns Ferry, na Califórnia. Kapitza estava tão preocupado com este acidente que o mencionou em seu próprio relatório, “Problemas globais e energia”, entregue em Estocolmo em maio de 1976. Kapitza disse em particular:

O acidente destacou a inadequação dos métodos matemáticos utilizados para calcular a probabilidade de tais eventos, uma vez que esses métodos não levam em conta a probabilidade devido a erros humanos. Para resolver esse problema, é necessário tomar medidas para evitar que qualquer acidente nuclear tome um rumo desastroso.

Kapitza tentou publicar seu artigo na revista Nauka e Zhizn (Ciência e Vida), mas o artigo foi rejeitado sob a alegação de que não era aconselhável “assustar o público”. A revista sueca Ambio havia pedido a Kapitza seu jornal, mas a longo prazo também não o publicou.

A Academia de Ciências garantiu a Kapitza que não poderia haver tais acidentes na URSS e, como uma “prova” definitiva, deu a ele as recém-publicadas Regras de Segurança para NPPs. Essas regras continham, por exemplo, itens como “8.1. As ações do pessoal em caso de acidente nuclear são determinadas pelo procedimento para lidar com as consequências do acidente”!

Depois de Chernobyl

Como consequência direta ou indireta do acidente de Chernobyl, medidas estão sendo desenvolvidas e implementadas para garantir a operação segura das atuais usinas nucleares e para melhorar o projeto e a construção das futuras. Em particular, foram tomadas medidas para tornar o sistema scram mais rápido e para excluir qualquer possibilidade de ser deliberadamente desligado pelo pessoal. O design das hastes absorventes foi modificado e elas foram feitas em maior número.

Além disso, o procedimento pré-Chernobyl para condições anormais instruiu os operadores a manter o reator funcionando, enquanto de acordo com o atual o reator deve ser desligado. Novos reatores que, basicamente falando, são de fato inerentemente seguros estão sendo desenvolvidos. Surgiram novas áreas de pesquisa que eram ignoradas ou inexistentes antes de Chernobyl, incluindo análise probabilística de segurança e testes experimentais de bancada de segurança.

No entanto, de acordo com o ex-ministro da Indústria e Energia Nuclear da URSS, V. Konovalov, o número de falhas, paralisações e incidentes em usinas nucleares ainda é alto. Estudos mostram que isso se deve principalmente à má qualidade dos componentes entregues, ao erro humano e a soluções inadequadas por parte dos órgãos de projeto e engenharia. A qualidade do trabalho de construção e instalação também deixa muito a desejar.

Várias modificações e alterações de design tornaram-se uma prática comum. Como resultado, e em combinação com treinamento inadequado, as qualificações do pessoal operacional são baixas. O pessoal deve melhorar seus conhecimentos e habilidades no decorrer de seu trabalho, com base em sua experiência na operação da planta.

As lições de ergonomia ainda precisam ser aprendidas

Mesmo o sistema de controle de segurança mais eficaz e sofisticado falhará em garantir a confiabilidade da planta se os fatores humanos não forem levados em consideração. O trabalho está sendo preparado para a formação profissional de pessoal no All-Union Scientific and Research Institute of NPPs, e há planos para ampliar consideravelmente esse esforço. Deve-se admitir, no entanto, que a engenharia humana ainda não é parte integrante do projeto, construção, teste e operação da planta.

O ex-Ministério de Energia Nuclear da URSS respondeu em 1988 a um inquérito oficial que no período 1990-2000 não havia necessidade de especialistas em engenharia humana com ensino médio e superior, pois não havia pedidos correspondentes para esse pessoal de usinas e empresas nucleares.

Para resolver muitos dos problemas mencionados neste artigo, é necessário realizar pesquisa e desenvolvimento combinados envolvendo físicos, projetistas, engenheiros industriais, pessoal operacional, especialistas em engenharia humana, psicologia e outros campos. Organizar esse trabalho conjunto envolve grandes dificuldades, sendo uma dificuldade particular o monopólio remanescente de alguns cientistas e grupos de cientistas sobre a “verdade” no campo da energia nuclear e o monopólio do pessoal operacional sobre as informações sobre a operação da NPP. Sem informações abrangentes disponíveis, é impossível fazer um diagnóstico de engenharia humana de uma usina nuclear e, se necessário, propor formas de eliminar suas deficiências, bem como desenvolver um sistema de medidas para prevenir acidentes.

Nas usinas da antiga União Soviética, os meios atuais de diagnóstico, controle e informatização estão longe dos padrões internacionais aceitos; os métodos de controle de plantas são desnecessariamente complicados e confusos; não há programas avançados de treinamento de pessoal; há pouco suporte à operação da planta por parte dos projetistas e formatos altamente desatualizados para os manuais de operação.

Conclusões

Em setembro de 1990, após investigações adicionais, dois ex-funcionários de Chernobyl foram libertados da prisão antes do final de suas penas. Algum tempo depois, todo o pessoal operacional preso foi libertado antes da hora marcada. Muitas pessoas envolvidas com a confiabilidade e segurança das usinas nucleares agora acreditam que o pessoal agiu corretamente, mesmo que essas ações corretas tenham resultado na explosão. O pessoal de Chernobyl não pode ser responsabilizado pela magnitude inesperada do acidente.

Na tentativa de identificar os responsáveis ​​pelo desastre, o tribunal contou principalmente com a opinião de especialistas técnicos que, no caso, foram os projetistas da usina nuclear de Chernobyl. Como resultado, mais uma importante lição de Chernobyl é aprendida: enquanto o principal documento legal usado para identificar a responsabilidade por desastres em estabelecimentos complicados como o NPP for algo como instruções de manutenção produzidas e alteradas exclusivamente por projetistas desses estabelecimentos, é é tecnicamente muito difícil encontrar as verdadeiras causas dos desastres, bem como tomar todas as precauções necessárias para evitá-los.

Além disso, ainda permanece a dúvida se o pessoal operacional deve seguir rigorosamente as instruções de manutenção em caso de desastre ou se deve agir de acordo com seu conhecimento, experiência ou intuição, o que pode até mesmo contradizer as instruções ou estar inconscientemente associado à ameaça de punimento severo.

Devemos afirmar, lamentavelmente, que a pergunta “Quem é culpado pelo acidente de Chernobyl?” não foi esclarecido. Os responsáveis ​​devem ser procurados entre políticos, físicos, administradores e operadores, bem como entre engenheiros de desenvolvimento. Condenar meros “switchmen” como no caso de Chernobyl, ou ter clérigos santificando as usinas nucleares com água benta, como foi feito com a unidade afetada pelo incidente em Smolensk em 1991, não pode ser a medida correta para garantir a operação segura e confiável das usinas nucleares.

Aqueles que consideram o desastre de Chernobyl apenas um incômodo infeliz de um tipo que nunca mais acontecerá, precisam perceber que uma característica humana básica é que as pessoas cometem erros - não apenas o pessoal operacional, mas também cientistas e engenheiros. Ignorar os princípios ergonômicos sobre interações usuário-máquina em qualquer campo técnico ou industrial resultará em erros mais frequentes e graves.

Portanto, é necessário projetar instalações técnicas, como NPPs, de forma que possíveis erros sejam descobertos antes que um acidente grave possa acontecer. Muitos princípios ergonômicos foram derivados tentando evitar erros em primeiro lugar, por exemplo, no projeto de indicadores e controles. No entanto, ainda hoje esses princípios são violados em muitas instalações técnicas em todo o mundo.

O pessoal operacional de instalações complexas precisa ser altamente qualificado, não apenas para as operações de rotina, mas também nos procedimentos necessários em caso de desvio da situação normal. Uma boa compreensão da física e das tecnologias envolvidas ajudará o pessoal a reagir melhor em condições críticas. Tais qualificações só podem ser obtidas através de treinamento intensivo.

As constantes melhorias das interfaces usuário-máquina em todos os tipos de aplicações técnicas, muitas vezes como resultado de pequenos ou grandes acidentes, mostram que o problema dos erros humanos e, portanto, da interação usuário-máquina está longe de ser resolvido. É necessária a contínua pesquisa ergonômica e a consequente aplicação dos resultados obtidos visando tornar mais confiável a interação usuário-máquina, principalmente com tecnologias que possuem alto poder destrutivo, como a energia nuclear. Chernobyl é um aviso severo do que pode acontecer se as pessoas – cientistas e engenheiros, bem como administradores e políticos – desconsiderarem a necessidade de incluir a ergonomia no processo de projetar e operar instalações técnicas complexas.

Hans Blix, Diretor Geral da AIEA, enfatizou esse problema com uma importante comparação. Já foi dito que o problema da guerra é sério demais para ser deixado apenas nas mãos dos generais. Blix acrescentou “que os problemas da energia nuclear são muito sérios para deixá-los apenas para especialistas nucleares”.

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