Chernobyl - O Desastre Nuclear

O Desastre Nuclear

• Chernobyl (em ucraniano Чорнобиль, transl. Tchornobil') é uma cidade fantasma localizada no norte da Ucrânia, perto da fronteira com a Bielorrússia.

Em meados da década de 1970, foi construída pela União Soviética uma central nuclear no noroeste da cidade. Entretanto, essa cidade não era a residência dos trabalhadores da usina. Quando a usina estava em construção, Pripyat, uma cidade maior e mais perto da usina, foi planejada e construída como residência para os trabalhadores.Em 26 de abril de 1986 ocorreu o acidente nuclear de Chernobyl. Um reator da central de Chernobyl teve problemas técnicos e liberou uma nuvem radioativa contaminando pessoas, animais e o meio ambiente de uma só vez.

• O desastre de Chernobyl (em ucraniano: Чорнобильська катастрофа, Chornobylska Katastrofa – Catástrofe de Chernobyl; também conhecido como acidente de Chernobyl) foi um acidente nuclear catastrófico que ocorreu em 26 de abril de 1986 na central eléctrica da Usina Nuclear de Chernobyl (então na República Socialista Soviética Ucraniana), que estava sob a jurisdição direta das autoridades centrais da União Soviética. Uma explosão e um incêndio lançaram grandes quantidades de partículas radioativas na atmosfera, que se espalhou por boa parte da URSS e da Europa ocidental.

O desastre é o pior acidente nuclear da história em termos de custo e de mortes resultantes, além de ser um dos dois únicos classificados como um evento de nível 7 (classificação máxima) na Escala Internacional de Acidentes Nucleares (sendo o outro o Acidente nuclear de Fukushima I, no Japão, em 2011). 

• A batalha para conter a contaminação radioativa e evitar uma catástrofe maior envolveu mais de 500 mil trabalhadores e um custo estimado de 18 bilhões de rublos. Durante o acidente em si, 31 pessoas morreram e longos efeitos a longo prazo, como câncer e deformidades ainda estão sendo contabilizados.

O acidente fez crescer preocupações sobre a segurança da indústria nuclear soviética, diminuindo sua expansão por muitos anos, e forçando o governo soviético a ser menos secreto. Os agora separados países de Rússia, Ucrânia e Bielorrússia têm suportado um contínuo e substancial custo de descontaminação e cuidados de saúde devidos ao acidente de Chernobyl. 

• É difícil dizer com precisão o número de mortes causadas pelos eventos de Chernobyl, devido às mortes esperadas por câncer, que ainda não ocorreram e são difíceis de atribuir especificamente ao acidente. Um relatório da Organização das Nações Unidas de 2005 atribuiu 56 mortes até aquela data – 47 trabalhadores acidentados e nove crianças com câncer de tireoide – e estimou que cerca de 4000 pessoas morrerão de doenças relacionadas com o acidente. 

O Greenpeace, entre outros, contesta as conclusões do estudo. O governo soviético procurou esconder o ocorrido da comunidade mundial, até que a radiação em altos níveis foi detectada em outros países. Segue um trecho do pronunciamento do líder da União Soviética, na época do acidente, Mikhail Gorbachev, quando o governo admitiu a ocorrência:

• Boa tarde, meus camaradas. Todos vocês sabem que houve um inacreditável erro – o acidente na usina nuclear de Chernobyl. Ele afetou duramente o povo soviético, e chocou a comunidade internacional. Pela primeira vez, nós confrontamos a força real da energia nuclear, fora de controle.

A instalação:

• A construção da instalação começou na década de 1970, com o reator nº 1 comissionado em 1977, seguido pelo nº 2 (1978), nº 3 (1981), e nº 4 (1983). Dois reatores adicionais (nº 5 e nº 6, também capazes de produzir um gigawatt cada) estavam em construção na época do acidente. As quatro unidades geradoras usavam um tipo de reator chamado RBMK-1000. 

A Usina nuclear de Chernobyl está situada no assentamento de Pripyat, Ucrânia, 18 km a noroeste da cidade de Chernobyl, 16 quilômetros da fronteira com a Bielorrússia, e cerca de 110 km a norte de Kiev. A usina era composta por quatro reatores, cada um capaz de produzir um gigawatt de energia elétrica (3,2 gigawatts de energia térmica). Em conjunto, os quatro reatores produziam cerca de 10% da energia elétrica utilizada pela Ucrânia na época do acidente.

O acidente:

• Há duas teorias oficiais, mas contraditórias, sobre a causa do acidente. A primeira foi publicada em agosto de 1986, e atribuiu a culpa, exclusivamente, aos operadores da usina. A segunda teoria foi publicada em 1991 e atribuiu o acidente a defeitos no projeto do reator RBMK, especificamente nas hastes de controle. 

Ambas teorias foram fortemente apoiadas por diferentes grupos, inclusive os projetistas dos reatores, pessoal da usina de Chernobyl, e o governo. Alguns especialistas independentes agora acreditam que nenhuma teoria estava completamente certa. Na realidade o que aconteceu foi uma conjunção das duas, sendo que a possibilidade de defeito no reator foi exponencialmente agravado pelo erro humano.

Causas:

• Sábado, 26 de abril de 1986, à 1:23:58 a.m. hora local, o quarto reator da usina de Chernobyl - conhecido como Chernobyl-4 - sofreu uma catastrófica explosão de vapor que resultou em incêndio, uma série de explosões adicionais, e um derretimento nuclear.

Porém o fator mais importante foi que Anatoly Dyatlov, engenheiro chefe responsável pela realização de testes nos reatores, mesmo sabendo que o reator era perigoso em algumas condições e contra os parâmetros de segurança dispostos no manual de operação, levou a efeito intencionalmente a realização de um teste de redução de potência que resultou no desastre. 

• A gerência da instalação era composta em grande parte de pessoal não qualificado em RBMK: o diretor, V.P. Bryukhanov, tinha experiência e treinamento em usina termoelétrica a carvão. Seu engenheiro chefe, Nikolai Fomin, também veio de uma usina convencional. O próprio Anatoli Dyatlov, ex-engenheiro chefe dos Reatores 3 e 4, somente tinha "alguma experiência com pequenos reatores nucleares".

Em particular:

• O reator tinha um fração de vazio positivo perigosamente alto. Dito de forma simples, isto significa que se bolhas de vapor se formam na água de resfriamento, a reação nuclear se acelera, levando à sobre velocidade se não houver intervenção. 

Pior, com carga baixa, este coeficiente a vazio não era compensado por outros fatores, os quais tornavam o reator instável e perigoso. Os operadores não tinham conhecimento deste perigo e isto não era intuitivo para um operador não treinado.

• Um defeito mais significativo do reator era o projeto das hastes de controle. Num reator nuclear, hastes de controle são inseridas no reator para diminuir a reação. Entretanto, no projeto do reator RBMK, as pontas das hastes de controle eram feitas de grafite e os extensores (as áreas finais das hastes de controle acima das pontas, medindo um metro de comprimento) eram ocas e cheias de água, enquanto o resto da haste - a parte realmente funcional que absorve os nêutrons e portanto pára a reação - era feita de carbono-boro. 

Com este projeto, quando as hastes eram inseridas no reator, as pontas de grafite deslocavam uma quantidade do resfriador (água). Isto aumenta a taxa de fissão nuclear, uma vez que o grafite é um moderador de nêutrons mais potente. Então nos primeiros segundos após a ativação das hastes de controle, a potência do reator aumenta, em vez de diminuir, como desejado. Este comportamento do equipamento não é intuitivo (ao contrário, o esperado seria que a potência começasse a baixar imediatamente), e, principalmente, não era de conhecimento dos operadores.

• Os operadores violaram procedimentos, possivelmente porque eles ignoravam os defeitos de projeto do reator. Também muitos procedimentos irregulares contribuíram para causar o acidente. Um deles foi a comunicação ineficiente entre os escritórios de segurança (na capital, Kiev) e os operadores encarregados do experimento conduzido naquela noite

É importante notar que os operadores desligaram muitos dos sistemas de proteção do reator, o que era proibido pelos guias técnicos publicados, a menos que houvesse mau funcionamento.

• De acordo com o relatório da Comissão do Governo, publicado em agosto de 1986, os operadores removeram pelo menos 204 hastes de controle do núcleo do reator (de um total de 211 deste modelo de reator). O mesmo guia (citado acima) proibia a operação do RBMK-1000 com menos de 15 hastes dentro da zona do núcleo.

Cronologia:

À 1:23, o teste começou. 

• A situação instável do reator não se refletia, de nenhuma maneira, no painel de controle, e não parece que algum dos operadores estivesse totalmente consciente do perigo. 

A energia para as bombas de água foi cortada, e como elas foram conduzidas pela inércia do gerador da turbina, o fluxo de água decresceu. A turbina foi desconectada do reator, aumentando o nível de vapor no núcleo do reator. 

• À medida que o líquido resfriador aquecia, bolsas de vapor se formavam nas linhas de resfriamento. O projeto peculiar do reator moderado a grafite RBMK em Chernobyl tem um grande coeficiente de vazio positivo, o que significa que a potência do reator aumenta rapidamente na ausência da absorção de nêutrons da água, e nesse caso a operação do reator torna-se progressivamente menos estável e mais perigosa.

A potência de saída do reator 4 devia ser reduzida de sua capacidade nominal de 3,2 GW para 700 MW a fim de realizar o teste com baixa potência, mais segura. Porém, devido à demora em começar a experiência, os operadores do reator reduziram a geração muito rapidamente, e a saída real foi de somente 30 MW. Como resultado, a concentração de nêutrons absorvendo o produto da fissão, xenon-135, aumentou (este produto é tipicamente consumido num reator em baixa carga). 

• Embora a escala de queda de potência estivesse próxima ao máximo permitido pelos regulamentos de segurança, a gerência dos operadores decidiu não desligar o reator e continuar o teste. Ademais, foi decidido abreviar o experimento e aumentar a potência para apenas 200 MW. 

A fim de superar a absorção de nêutrons do excesso de xenon-135, as hastes de controle foram puxadas para fora do reator mais rapidamente que o permitido pelos regulamentos de segurança. Como parte do experimento, à 1:05 de 26 de abril, as bombas que foram alimentadas pelo gerador da turbina foram ligadas; o fluxo de água gerado por essa ação excedeu o especificado pelos regulamentos de segurança. O fluxo de água aumentou a 1:19 – uma vez que a água também absorve nêutrons. Este adicional incremento no fluxo de água requeria a remoção manual das hastes de controle, produzindo uma condição de operação altamente instável e perigosa.

• Dia 25 de abril de 1986, o reator da Unidade 4 estava programado para ser desligado para manutenção de rotina. Foi decidido usar esta oportunidade para testar a capacidade do gerador do reator para gerar energia suficiente para manter seus sistemas de segurança (em particular, as bombas de água) no caso de perda do suprimento externo de energia. Reatores como o de Chernobyl têm um par de geradores diesel disponível como reserva, mas eles não são ativados instantaneamente – o reator é portanto usado para partir a turbina, a um certo ponto a turbina seria desconectada do reator e deixada a rodar sob a força de sua inércia rotacional, e o objetivo do teste era determinar se as turbinas, na sua fase de queda de rotação, poderiam alimentar as bombas enquanto o gerador estivesse partindo. 

O teste foi realizado com sucesso previamente em outra unidade (com as medidas de proteção ativas) e o resultado foi negativo (isto é, as turbinas não geravam suficiente energia, na fase de queda de rotação, para alimentar as bombas), mas melhorias adicionais foram feitas nas turbinas, o que levou à necessidade de repetir os testes.

• À 1:23 os operadores pressionaram o botão AZ-5 (Defesa Rápida de Emergência 5) que ordenou uma inserção total de todas as hastes de controle, incluindo as hastes de controle manual que previamente haviam sido retiradas sem cautela. Não está claro se isso foi feito como medida de emergência, ou como uma simples método de rotina para desligar totalmente o reator após a conclusão do experimento (o reator estava programado para ser desligado para manutenção de rotina). 

É usualmente sugerido que a parada total foi ordenada como resposta à inesperada subida rápida de potência. Por outro lado Anatoly Syatlov, engenheiro chefe da usina Nuclear de Chernobil na época do acidente, escreveu em seu livro:

Antes de 01:23, os sistemas do controle central... não registravam nenhuma mudança de parâmetros que pudessem justificar a parada total. A Comissão...juntou e analisou grande quantidade de material, e declarou em seu relatório que falhou em determinar a razão pela qual a parada total foi ordenada. Não havia necessidade de procurar pela razão. O reator simplesmente foi desligado após a conclusão do experimento.

Devido à baixa velocidade do mecanismo de inserção das hastes de controle (20 segundos para completar), as partes ocas das hastes e o deslocamento temporário do resfriador, a parada total provocou o aumento da velocidade da reação. O aumento da energia de saída causou a deformação dos canais das hastes de controle. As hastes travaram após serem inseridas somente um terço do caminho, e foram portanto incapazes de conter a reação. 

• Por volta de 1:23:47, o a potência do reator aumentou para cerca de 30GW, dez vezes a potência normal de saída. As hastes de combustível começaram a derreter e a pressão de vapor rapidamente aumentou causando uma grande explosão de vapor, deslocando e destruindo a cobertura do reator, rompendo os tubos de resfriamento e então abrindo um buraco no teto.

Para reduzir custos, e devido a seu grande tamanho, o reator foi construído com somente contenção parcial. Isto permitiu que os contaminantes radioativos escapassem para a atmosfera depois que a explosão de vapor queimou os vasos de pressão primários. Depois que parte do teto explodiu, a entrada de oxigênio – combinada com a temperatura extremamente alta do combustível do reator e do grafite moderador – produziu um incêndio da grafite. Este incêndio contribuiu para espalhar o material radioativo e contaminar as áreas vizinhas.

• Há alguma controvérsia sobre a exata sequência de eventos após 1:22:30 (hora local) devido a inconsistências entre declaração das testemunhas e os registros da central. A versão mais comumente aceita é descrita a seguir. De acordo a esta teoria, a primeira explosão aconteceu aproximadamente à 1:23:47, sete segundos após o operador ordenar a parada total. 

É algumas vezes afirmado que a explosão aconteceu antes ou imediatamente em seguida à parada total (esta é a versão do Comitê Soviético que estudou o acidente). Esta distinção é importante porque, se o reator tornou-se crítico vários segundos após a ordem de parada total, esta falha seria atribuída ao projeto das hastes de controle, enquanto a explosão simultânea à ordem de parada total seria atribuída à ação dos operadores. 

• De fato, um fraco evento sísmico foi registrado na área de Chernobil à 1:23:39. Este evento poderia ter sido causado pela explosão ou poderia ser coincidente. A situação é complicada pelo fato de que o botão de parada total foi pressionado mais de uma vez, e a pessoa que o pressionou morreu duas semanas após o acidente, envenenada pela radiação.

Sequência de eventos:

• O acidente no reator 4 da Central Elétrica Nuclear de Chernobil aconteceu à noite, entre 25 e 26 de abril de 1986, durante um teste. A equipe operacional planejou testar se as turbinas poderiam produzir energia suficiente para manter as bombas do líquido de refrigeração funcionando no caso de uma perda de potência até que o gerador de emergência fosse ativado. Para prevenir o bom andamento do teste, foram desligados os sistemas de segurança e o reator teve que ter sua capacidade operacional reduzida para 25%, mas o procedimento não saiu de acordo com o planejado. 

Por razões desconhecidas, o nível de potência do reator caiu para menos de 1% e por isso a potência teve que ser aumentada, mas, 30 segundos depois do começo do teste, houve um aumento de potência repentina e inesperada e o sistema de segurança do reator, que deveria ter parado a reação em cadeia, falhou. Em segundos, o nível de potência e temperatura subiram demasiadamente. O reator ficou descontrolado e houve uma explosão violenta, a cobertura de proteção de 1000 toneladas não resistiu. A temperatura de mais de 2000°C derreteu as hastes de controle. O grafite que cobria o reator incendiou-se e material radiativo começou a ser lançado na atmosfera.

• de 26 de abril até 4 de maio de 1986 - a maior parte da radiação foi emitida nos primeiros dez dias. Inicialmente houve predominância de ventos norte e noroeste. No final de abril o vento mudou para sul e sudeste. 

As chuvas locais frequentes fizeram com que a radiação fosse distribuída local e regionalmente. de 27 de abril a 5 de maio de 1986 - aproximadamente 1800 helicópteros jogaram cerca de 5000 toneladas de material extintor, como areia e chumbo, sobre o reator que ainda queimava. 27 de abril de 1986 - os habitantes da cidade de Pripyat foram evacuados. 28 de abril de 1986, 23 horas - um laboratório de pesquisas nucleares da Dinamarca anunciou a ocorrência do acidente nuclear em Chernobil. 29 de abril de 1986 - o acidente nuclear de Chernobil foi divulgado como notícia pela primeira vez, na Alemanha. até 5 de maio 1986 - durante os 10 dias após o acidente, 130 mil pessoas foram evacuadas. 6 de maio de 1986 - cessou a emissão radioativa. de 15 de maio a 16 de maio de 1986 - novos focos de incêndio e emissão radioativa. 23 de maio de 1986 - o governo soviético ordenou a distribuição de solução de iodo à população.

• Novembro de 1986 - o "sarcófago" que abriga o reator foi concluído. Ele destina-se a absorver a radiação e conter o combustível remanescente. Considerado uma medida provisória e construído para durar de 20 a 30 anos, seu maior problema é a falta de estabilidade, pois, como foi construído às pressas, há risco de ferrugem nas vigas. 1989 - o governo russo embargou a construção dos reatores 5 e 6 da usina. 12 de dezembro de 2000 - depois de várias negociações internacionais, a usina de Chernobil foi desativada.

Mas nas ruínas desse inferno nuclear está nascendo uma criatura bizarra: 

um fungo que come radioatividade. 

• Cientistas descobriram os segredos biológicos que permitem plantas crescerem perto da Usina Nuclear de Chernobyl, que se adaptaram e floresceram em solo altamente radioativo - legado do desastre nuclear ocorrido em 1986 na Ucrânia. O estudo, que ajuda a desvendar um mistério antigo, apareceu na publicação Environmental Science & Technology.

O cientista Martin Hajduch e seus colegas perceberam que as plantas tiveram uma habilidade inesperada de se adaptarem em um ambiente contaminado com radiação após o acidente. Uma pesquisa anterior, por exemplo, mostrou que plantas de soja se adaptaram ao solo contaminado com algumas mudanças em seu proteoma. Um proteoma é todo o complemento de proteínas produzidas pelos genes em uma planta ou um animal. Mas a variação de mudanças bioquímicas em plantas que permitem que eles tenham sucesso nesse ambiente hostil ainda não está clara.

• Os cientistas cultivaram sementes de linho no solo contaminado da região de Chernobyl e compararam o crescimento com aqueles de sementes cultivadas em solo não-radioativo. A exposição à radiação teve relativamente pouco efeito nos níveis de proteínas das plantas, com apenas 5% das proteínas alteradas.

Com níveis mortais de radioatividade, a usina de Chernobyl, na Ucrânia, é um dos lugares mais contaminados e perigosos do planeta. Mas nas ruínas desse inferno nuclear está nascendo uma criatura bizarra: um fungo que come radioatividade. Ou melhor, não apenas um: pesquisadores dos EUA descobriram que há 37 espécies mutantes crescendo em Chernobyl. 

• Elas foram descobertas numa inspeção de rotina, quando um robô vistoriava o interior da usina e encontrou uma meleca preta crescendo pelas paredes do reator 4 – o mesmo que explodiu e provocou, em 1986, o pior acidente nuclear da história. Como é possível que, além de sobreviver à radiação, algum ser vivo consiga se alimentar dela? “Nossas pesquisas sugerem que os fungos estão usando um pigmento, a melanina, da mesma forma que as plantas usam a clorofila”, diz a cientista Ekaterina Dadachova. 

Ou seja: os fungos teriam sofrido mutações que os tornaram capazes de fazer uma espécie de “radiossíntese”, transformando radiação em energia. Dentro da usina, os fungos mais comuns são versões mutantes do Cladosporium sphaerospermum, que provoca micose, e a Penicillium hirsutum, que ataca plantações de alho. Mas como elas foram parar em Chernobyl? Afinal, o reator foi selado por uma caixa de concreto, o chamado “sarcófago”, após o acidente de 1986. 

• “Os fungos penetraram pelas brechas”, acredita o biólogo Timothy Mousseau, da Universidade da Carolina do Sul. Será que, como num filme de terror, os monstrinhos atômicos podem sair da usina e se espalhar pelo mundo? Eles podem escapar do mesmo jeito que entraram, passando por brechas e rachaduras nas paredes. 

Mas, sem radioatividade para comer, não se dariam bem fora da usina. “Geralmente, os organismos que conseguem se sair bem em um local extremamente hostil têm dificuldades em outros ambientes”, diz Mousseau.

• Por que é possível viver tranquilamente em Hiroshima e Nagasaki, no Japão, nos dias de hoje, mas não na região de Chernobyl, na Ucrânia? As três cidades passaram pelas maiores tragédias atômicas da História, mas, para entender o fato acima, é preciso relembrar a trajetória de cada desastre.

Nos dias 6 e 9 de agosto de 1945, os aviadores americanos lançaram as bombas nucleares Little Boy e Fat Man sobre as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki. Em 26 de abril de 1986, o reator número quatro da central nuclear de Chernobyl, na Ucrânia, explodiu. Todas essas tragédias causaram danos sem precedentes ao planeta e à humanidade.

• Apesar disso, hoje, mais de 1,6 milhão de pessoas vivem e parecem estar prosperando em Hiroshima e Nagasaki. No entanto, a zona de exclusão de Chernobyl, que compreende 30 quilômetros do entorno da usina, mantém-se relativamente desabitada. Você sabe por quê?

Hiroshima e Nagasaki:

• Arremessada pelo avião Enola Gay sobre Hiroshima no dia 6 de agosto de 1945, a Little Boy era uma bomba de urânio com cerca de três metros de comprimento. Ela carregava 64 quilos do material e pesava 4 toneladas e meia.

Quando a bomba explodiu como planejado, a cerca de 600 metros acima de Hiroshima, uma média de dois quilos de urânio sofreu fissão nuclear, criando um lançamento de 16 quilotons de força explosiva. Como Hiroshima fica em uma planície, a Little Boy causou um imenso desastre.

• As estimativas variam, mas cerca de 70 mil pessoas foram mortas, sendo que a detonação deixou ainda o mesmo número de pessoas feridas. Quase 70% dos edifícios da cidade foram destruídos. Desde então, acredita-se que cerca de 1,9 mil pessoas morreram de vários tipos de câncer decorrentes da liberação de radiação da bomba.

Já a bomba Fat Man foi lançada três dias depois na cidade de Nagasaki, no dia 9 de agosto de 1945. Cerca de 900 gramas dos seis quilos de plutônio contidos na bomba sofreram fissão nuclear no momento da detonação a 500 metros acima de Nagasaki, liberando 21 quilotons de força explosiva.

• A bomba explodiu acima de um vale e grande parte da cidade foi protegida da detonação. Mesmo assim, estima-se que entre 45 a 70 mil pessoas morreram instantaneamente e outras 75 mil ficaram feridas. Apesar de todo o efeito devastador da bomba de Nagasaki, não existem dados disponíveis sobre mortes posteriores por câncer que possam ser atribuídos à exposição da radiação liberada.

Diferenças:

• Como você pode concluir, a explosão de Chernobyl foi em terra firme, o que deixou um ambiente totalmente inadequado para a habitação humana com contaminação no ar e, principalmente, no solo. Como as bombas de Hiroshima e Nagasaki explodiram algumas centenas de metros acima das cidades, essas regiões não sofreram uma contaminação tão profunda no decorrer dos anos e foi dissipada mais rapidamente.

Além disso, o reator de Chernobyl tinha muito mais combustível nuclear, o qual detonou de forma mais eficiente nas reações. Para ter uma ideia da dimensão do estrago, enquanto a Little Boy tinha 64 quilos de urânio e a Fat Man tinha seis quilos de Plutônio, o reator número 4 de Chernobyl tinha 180 toneladas de material nuclear, sendo que dessa quantidade cerca de sete toneladas foram lançadas na atmosfera e vazaram por terra.

• Apesar disso, existem alguns relatos de que alguns animais selvagens estão voltando aos poucos à zona de exclusão de Chernobyl e parecem bem e fisicamente normais (porém, ainda com resultados de níveis altos em testes de contaminação radioativa). Apesar disso, ainda é muito cedo para saber se a região condenada um dia poderá novamente abrigar humanos de uma forma segura.

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