O autor agradece a ajuda do Sr. E. Messer e do Prof. W. Laurig por sua contribuição aos aspectos biomecânicos e de design, e ao Prof. H. Stein e ao Dr. R. Langer por sua ajuda com os aspectos fisiológicos do polimento processar. A pesquisa foi apoiada por uma doação do Comitê de Pesquisa e Prevenção em Segurança e Saúde Ocupacional, Ministério do Trabalho e Assuntos Sociais, Israel.

O design das bancadas de trabalho operadas manualmente e os métodos de trabalho na indústria de polimento de diamantes não mudaram por centenas de anos. Estudos de saúde ocupacional de polidores de diamante identificaram altas taxas de distúrbios musculoesqueléticos das mãos e braços, especificamente, neuropatia ulnar no cotovelo. Isso se deve às altas demandas musculoesqueléticas impostas à parte superior do corpo na prática dessa profissão manual intensiva. Um estudo realizado no Technion Israel Institute of Technology dedicou-se à investigação dos aspectos ergonômicos e doenças ocupacionais relacionadas às questões de segurança entre artesãos da indústria de lapidação de diamantes. As tarefas nesta indústria, com suas altas demandas por movimentos manipulativos, incluem movimentos que requerem esforços manuais frequentes e rápidos. Uma revisão epidemiológica realizada durante os anos de 1989-1992 na indústria de diamantes israelense apontou que os movimentos manipulativos experimentados no polimento de diamantes muitas vezes causam sérios problemas de saúde ao trabalhador nas extremidades superiores e na parte superior e inferior das costas. Quando esses riscos ocupacionais atingem os trabalhadores, ocorre uma reação em cadeia que acaba afetando também a economia do setor.

Por milhares de anos, os diamantes foram objetos de fascínio, beleza, riqueza e valor de capital. Artesãos e artistas habilidosos tentaram, ao longo dos tempos, criar beleza aprimorando a forma e os valores dessa forma única de formação de cristal de carbono duro. Em contraste com as conquistas contínuas da criação artística com a pedra nativa e o surgimento de uma grande indústria internacional, muito pouco foi feito para melhorar algumas condições de trabalho questionáveis. Uma pesquisa nos museus de diamantes na Inglaterra, África do Sul e Israel permite tirar a conclusão histórica de que o local de trabalho tradicional de polimento não mudou por centenas de anos. As ferramentas típicas de polimento diamantado, a bancada de trabalho e os processos de trabalho são descritos por Vleeschdrager (1986) e são universalmente comuns a todas as configurações de polimento.

A avaliação ergonômica realizada nos setups de fabricação de diamantes aponta para uma grande falta de projeto de engenharia da estação de trabalho de polimento, o que causa dores nas costas e estresse no pescoço e nos braços devido à postura de trabalho. Um estudo de micromovimento e análise biomecânica dos padrões de movimento envolvidos na profissão de polimento de diamantes indicam movimentos de mão e braço extremamente intensos que envolvem alta aceleração, movimento rápido e alto grau de repetitividade em ciclos de curto período. Uma pesquisa de sintomas de polidores de diamante indicou que 45% dos polidores tinham menos de 40 anos de idade e, embora representem uma população jovem e saudável, 64% relataram dor nos ombros, 36% dor na parte superior do braço e 27% dor no braço inferior. O ato de polir é realizado sob uma grande quantidade de pressão “manual na ferramenta” que é aplicada a um disco de polimento vibratório.

A primeira descrição conhecida de uma estação de trabalho de polimento de diamantes foi dada em 1568 pelo ourives italiano Benvenuto Cellini, que escreveu: “Um diamante é friccionado contra o outro até que, por abrasão mútua, ambos tomem a forma que o polidor habilidoso deseja alcançar”. A descrição de Cellini poderia ter sido escrita hoje: o papel do operador humano não mudou nesses 400 anos. Se examinarmos as rotinas de trabalho, as ferramentas manuais e a natureza das decisões envolvidas no processo, veremos que a relação usuário-máquina também pouco mudou. Esta situação é única entre a maioria das indústrias onde grandes mudanças ocorreram com a entrada de automação, robótica e sistemas de computador; estes mudaram completamente o papel do trabalhador no mundo de hoje. No entanto, descobriu-se que o ciclo de trabalho de polimento é muito semelhante, não apenas na Europa, onde a arte de polir começou, mas na maioria das indústrias em todo o mundo, seja em instalações avançadas nos Estados Unidos, Bélgica ou Israel - que se especializam em geometria sofisticada e produtos de diamante de alto valor - ou as instalações na Índia, China e Tailândia, que geralmente produzem formas populares e produtos de valor médio.

O processo de polimento baseia-se na retificação do diamante bruto fixo sobre o pó de diamante aderido à superfície do disco de polimento. Devido à sua dureza, apenas a retificação por fricção contra material de carbono semelhante é eficaz na manipulação da forma do diamante para seu acabamento geométrico e brilhante. O hardware da estação de trabalho é composto por dois grupos básicos de elementos: mecanismos da estação de trabalho e ferramentas portáteis. O primeiro grupo inclui um motor elétrico, que gira um disco de polimento em um eixo cilíndrico vertical, talvez por um único acionamento direto; uma mesa plana sólida que envolve o disco de polimento; um banco e uma fonte de luz. As ferramentas operacionais manuais consistem em um suporte de diamante (ou espiga) que abriga a pedra bruta durante todas as fases de polimento e geralmente é segurado na palma da mão esquerda. A obra é ampliada com uma lente convexa que é mantida entre o primeiro, segundo e terceiro dedos da mão direita e vista com o olho esquerdo. Este método de operação é imposto por um rigoroso processo de treinamento que na maioria dos casos não leva em consideração a lateralidade. Durante o trabalho a polidora assume uma postura reclinada, pressionando o suporte contra o disco abrasivo. Essa postura requer o apoio dos braços na mesa de trabalho para estabilizar as mãos. Como resultado, o nervo ulnar é vulnerável a lesões externas devido à sua posição anatômica. Tal lesão é comum entre os polidores de diamantes e é aceita como uma doença ocupacional desde a década de 1950. O número de polidores em todo o mundo hoje é de cerca de 450,000, dos quais aproximadamente 75% estão localizados no Extremo Oriente, principalmente na Índia, que expandiu drasticamente sua indústria de diamantes nas últimas duas décadas. O polimento é feito manualmente, sendo cada uma das facetas do diamante produzida por polidores treinados e especializados em determinada parte da geometria da pedra. Os polidores são uma clara maioria da força de trabalho de diamantes, compondo cerca de 80% da força de trabalho geral da indústria. Portanto, a maioria dos riscos ocupacionais desta indústria pode ser tratada através da melhoria da operação da estação de trabalho de polimento de diamante.

A análise dos padrões de movimento envolvidos no polimento mostra que a rotina de polimento consiste em duas sub-rotinas: uma rotina mais simples chamada ciclo de polimento, que representa a operação básica de polimento de diamante, e uma mais importante chamada ciclo de faceta, que envolve uma inspeção final e uma mudança de posição da pedra no suporte. O procedimento geral inclui quatro elementos básicos de trabalho:

1. Polimento. Esta é simplesmente a operação de polimento real.
2. Inspeção. A cada poucos segundos, o operador, usando uma lupa, inspeciona visualmente o progresso feito na faceta polida.
3. Dop ajustadorest. Um ajuste angular é feito na cabeça do porta-diamantes (dop).
4. mudança de pedra. O ato de mudar as facetas, que é feito girando o diamante em um ângulo predeterminado. São necessárias cerca de 25 repetições desses quatro elementos para polir a faceta de um diamante. O número de tais repetições depende de aspectos como a idade do operador, dureza e características da pedra, hora do dia (devido à fadiga do operador) e assim por diante. Em média, cada repetição leva cerca de quatro segundos. Um estudo de micromovimento realizado no processo de polimento e a metodologia utilizada é dado por Gilad (1993).

Dois dos elementos - polimento e inspeção - são executados em posturas de trabalho relativamente estáticas, enquanto as chamadas ações de "mão para polir" (H para P) e "mão para inspecionar" (H para I) requerem movimentos curtos e rápidos do ombro , cotovelo e punho. A maioria dos movimentos reais de ambas as mãos são realizados por flexão e extensão do cotovelo e pronação e supinação do cotovelo. A postura corporal (costas e pescoço) e todos os outros movimentos, exceto o desvio do punho, permanecem relativamente inalterados durante o trabalho normal. O suporte de pedra, que é construído com uma haste de aço de seção transversal quadrada, é mantido de forma a pressionar os vasos sanguíneos e o osso, o que pode resultar em uma redução do fluxo sanguíneo para os dedos anelar e mínimo. A mão direita segura a lupa durante todo o ciclo de polimento, exercendo pressão isométrica nos três primeiros dedos. Na maior parte do tempo, as mãos direita e esquerda seguem padrões de movimento paralelos, enquanto no movimento “mão para moer” a mão esquerda conduz e a mão direita começa a se mover após um pequeno atraso, e no movimento “mão para inspecionar” a ordem é invertida. As tarefas da mão direita envolvem segurar a lupa no olho esquerdo inspecionando enquanto apoia a mão esquerda (flexão do cotovelo) ou colocar pressão na cabeça do porta-diamante para melhor retificação (extensão do cotovelo). Esses movimentos rápidos resultam em rápidas acelerações e desacelerações que terminam em uma colocação muito precisa da pedra no disco de moagem, o que exige um alto nível de destreza manual. Deve-se notar que leva muitos anos para se tornar proficiente a ponto de os movimentos de trabalho serem quase reflexos embutidos executados automaticamente.

Aparentemente, o polimento de diamantes é uma tarefa simples e direta, e de certa forma é, mas requer muita habilidade e experiência. Ao contrário de todas as outras indústrias, onde a matéria-prima e processada são controladas e fabricadas de acordo com especificações exatas, o diamante bruto não é homogêneo e cada cristal de diamante, grande ou pequeno, deve ser verificado, categorizado e tratado individualmente. Além da habilidade manual necessária, o polidor deve tomar decisões operacionais em todas as fases de polimento. Como resultado da inspeção visual, devem ser tomadas decisões sobre fatores como correção espacial angular - um julgamento tridimensional - quantidade e duração da pressão a ser aplicada, posicionamento angular da pedra, ponto de contato no disco de moagem, entre outros . Muitos pontos significativos devem ser considerados, tudo no tempo médio de quatro segundos. é importante entender esse processo de tomada de decisão quando as melhorias são projetadas.

Antes que alguém possa avançar para o estágio em que a análise de movimento pode ser usada para definir um melhor design ergonômico e critérios de engenharia para uma estação de trabalho de polimento, é preciso estar ciente de outros aspectos envolvidos neste sistema exclusivo de máquina de usuário. Nesta era pós-automação, ainda encontramos a parte da produção da bem-sucedida e crescente indústria de diamantes quase intocada pelos enormes avanços tecnológicos feitos nas últimas décadas. Embora quase todos os outros setores da indústria tenham passado por mudanças tecnológicas contínuas que definiram não apenas os métodos de produção, mas também os próprios produtos, a indústria de diamantes permaneceu praticamente estática. Uma razão plausível para essa estabilidade pode ser o fato de que nem o produto nem o mercado mudaram ao longo dos tempos. O design e as formas dos diamantes, na prática, permaneceram quase inalterados. Do ponto de vista comercial, não havia razão para mudar o produto ou os métodos. Além disso, como a maior parte do trabalho de polimento é feito por subcontratação de trabalhadores individuais, a indústria não teve problemas em regular a força de trabalho, ajustando o fluxo de trabalho e a oferta de diamantes brutos de acordo com as flutuações do mercado. Enquanto os métodos de produção não mudarem, o produto também não mudará. Com a adoção de tecnologia mais avançada e automação pela indústria diamantífera, o produto mudará, com maior variedade de formas disponíveis no mercado. Mas um diamante ainda tem uma qualidade mística que o diferencia de outros produtos, um valor que pode diminuir quando passa a ser considerado apenas mais um item produzido em massa. Recentemente, porém, as pressões do mercado e a chegada de novos centros de produção, principalmente no Extremo Oriente, estão desafiando os antigos centros europeus estabelecidos. Isso está forçando a indústria a examinar novos métodos e sistemas de produção e o papel do operador humano.

Ao considerar a melhoria da estação de trabalho de polimento, deve-se considerá-la como parte de um sistema usuário-máquina regido por três fatores principais: o fator humano, o fator tecnológico e o fator comercial. Um novo design que leva em consideração os princípios ergonômicos proporcionará um trampolim para uma melhor célula de produção no sentido amplo do termo, significando conforto durante longas horas de trabalho, um produto de melhor qualidade e maiores taxas de produção. Duas abordagens de design diferentes foram consideradas. Uma envolve um redesenho da estação de trabalho existente, com o trabalhador recebendo as mesmas tarefas para executar. A segunda abordagem é observar a tarefa de polimento de maneira imparcial, visando uma estação total ideal e um projeto de tarefa. Um projeto total não deve ser baseado na estação de trabalho atual como entrada, mas na futura tarefa de polimento, gerando soluções de projeto que integrem e otimizem as necessidades dos três fatores do sistema mencionados acima.

Atualmente, o operador humano executa a maioria das tarefas envolvidas no ato de polir. Essas tarefas executadas por humanos dependem do “preenchimento” e da experiência de trabalho. Este é um processo psicofisiológico complexo, apenas parcialmente consciente, baseado em tentativa e erro que permite ao operador executar operações complexas com uma boa previsão do resultado. Durante os ciclos periódicos diários de trabalho de milhares de movimentos idênticos, o “preenchimento” se manifesta na operação humano-automática da memória motora executada com grande precisão. Para cada um desses movimentos automáticos, pequenas correções são feitas em resposta ao feedback recebido dos sensores humanos, como os olhos, e os sensores de pressão. Em qualquer futura estação de trabalho de polimento de diamante, essas tarefas continuarão a ser executadas de maneira diferente. Quanto ao próprio material, na indústria diamantífera, ao contrário da maioria das outras indústrias, o valor relativo da matéria-prima é muito alto. Este fato explica a importância de aproveitar ao máximo o volume do diamante bruto (ou peso da pedra) para obter a maior pedra líquida possível após o polimento. Essa ênfase é fundamental em todas as etapas do processamento do diamante. Produtividade e eficiência não são medidas apenas por referência ao tempo, mas também pelo tamanho e precisão alcançados.

Os quatro elementos de trabalho repetitivo - "polir", "mão para inspecionar", "inspecionar" e "mão para polir" - conforme executados no ato de polir, podem ser classificados em três categorias principais de tarefas: tarefas motoras para elementos de movimento, tarefas visuais tarefas como elementos de detecção e controle e gerenciamento como elementos de conteúdo de decisão. Gilad e Messer (1992) discutem considerações de design para uma estação de trabalho ergonômica. A Figura 1 apresenta um esboço de uma célula de polimento avançada. Apenas a construção geral é indicada, uma vez que os detalhes de tal projeto são guardados como um “know-how” profissionalmente restrito. O termo célula de polimento é usado porque este sistema usuário-máquina inclui uma abordagem totalmente diferente para polir diamantes. Além de melhorias ergonômicas, o sistema é composto por dispositivos mecânicos e optoeletrônicos que possibilitam a fabricação de três a cinco pedras ao mesmo tempo. Partes das tarefas visuais e de controle foram transferidas para operadores técnicos e o gerenciamento da célula de produção é mediado por uma unidade de exibição que fornece informações momentâneas sobre geometria, peso e movimentos operacionais opcionais para oferecer suporte a atos operacionais ideais. Esse projeto leva a estação de trabalho de polimento alguns passos à frente na modernização, incorporando um sistema especialista e um sistema de controle visual para substituir o olho humano em todos os trabalhos de rotina. Os operadores ainda poderão intervir a qualquer momento, configurar dados e fazer julgamentos humanos sobre o desempenho da máquina. O manipulador mecânico e o sistema especialista formarão um sistema de circuito fechado capaz de realizar todas as tarefas de polimento. O manuseio do material, o controle de qualidade e a aprovação final ainda serão da responsabilidade do operador. Nesta fase de um sistema avançado, seria apropriado considerar o emprego de tecnologia superior, como uma polidora a laser. Atualmente, os lasers estão sendo usados ​​extensivamente para serrar e cortar diamantes. Usar um sistema tecnologicamente avançado mudará radicalmente a descrição da tarefa humana. A necessidade de polidores qualificados diminuirá até que eles lidem apenas com o polimento de diamantes maiores e mais valiosos, provavelmente com supervisão.

Figura 1. Apresentação esquemática de uma célula de polimento

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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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