El accidente de Chernóbil, paso a paso

Chernóbil 4 era un RBMK-1000: 3 200 MW térmicos, 1 000 MW eléctricos, un núcleo de grafito de doce metros de diámetro atravesado por 1 661 tubos de presión verticales por los que sube agua liviana que hierve dentro del propio canal. El grafito es el moderador principal; el agua refrigera, absorbe neutrones y también contribuye a la moderación. Esa separación de funciones es la que define todo lo que vino después.

En un PWR o un BWR el agua es a la vez moderador y refrigerante: si se forman burbujas, hay menos moderación, la fisión cae y la potencia baja sola. En el RBMK el moderador es sólido y se queda donde está. Las burbujas solo quitan agua, que además absorbía neutrones, así que quitarla suma reactividad. Es la realimentación de vacío positiva. En ese estado, el efecto de vaciado completo —una reactividad, no el coeficiente por unidad de vacío— era del orden de +4 a +5 β: más vapor, más potencia, más vapor.

El vacío es solo una parte. Lo que gobierna un cambio de potencia es el coeficiente de potencia, que suma todas las realimentaciones a la vez, y en el RBMK tiene tres contribuciones de signo distinto. El calentamiento del combustible es la que frena: al subir la temperatura se ensanchan las resonancias del uranio-238, se capturan más neutrones y la reactividad baja, y lo hace de forma pronta, al ritmo de la propia potencia. El vacío en el refrigerante suma. El calentamiento del grafito también suma. A potencia alta el término del combustible domina y el conjunto es negativo; en el estado en que estaba Chernóbil 4 esa noche no llegó a dominar, y el coeficiente de potencia en sí resultó positivo.

Encima, el reactor no tenía edificio de contención. Estaba en una nave industrial con techo liviano, porque el accidente máximo que el diseño contemplaba era la rotura de uno o dos tubos, no la de todo el núcleo.

La prueba que se iba a hacer era razonable: comprobar que, ante un corte de energía externa, la inercia del turbogenerador alcanzaba para alimentar las bombas de refrigeración hasta que arrancaran los diésel. Se venía postergando desde 1982 y se hizo al final de una jornada larga, con el reactor en camino a una parada programada.

El 25 de abril el reactor bajó de 3 200 a 1 600 MWt y ahí quedó unas nueve horas, a pedido del despacho de carga. A las 00:28 del 26, en la transferencia a otro sistema de regulación, la potencia se desplomó a unos 30 MWt. En un reactor que estuvo a alta potencia, el xenón-135 —un producto de fisión que devora neutrones— se acumula justo cuando la potencia cae: el reactor se envenena solo y no quiere subir.

Para levantarlo hasta los 200 MWt a los que finalmente se hizo la prueba hubo que sacar barras, y sacar barras, y sacar barras. A la 01:22:30 el cálculo dio un margen de reactividad operativa de 8 barras equivalentes, contra un mínimo reglamentario de 15. Ese margen no estaba a la vista del operador ni entraba en el sistema de protección: había que pedir el cálculo. El reactor quedó a baja potencia, con el xenón en el centro, con casi todas las barras afuera y con muy poco caudal de vapor: exactamente el estado en el que el coeficiente de vacío es más peligroso.

A la 01:23:04 se cerraron las válvulas de entrada del turbogenerador y la máquina empezó a frenar. Cuatro de las ocho bombas principales estaban alimentadas por ese generador y fueron perdiendo velocidad; las otras cuatro seguían en la red. Menos agua por cada canal significa que el agua se calienta más al pasar, y con el reactor ya casi en saturación eso significa más vapor.

La realimentación positiva de vacío hacía peligroso ese estado. A la 01:23:40 se pulsó AZ-5, que ordenaba insertar las barras de protección. INSAG-7 no establece con certeza el motivo de esa orden ni una excursión de potencia previa: identifica la parada positiva como el desencadenante final más probable, sin presentar la reconstrucción como un registro completo.

De las 211 barras de control, 187 entraban desde arriba a 0,4 metros por segundo: entre dieciocho y veinte segundos para recorrer los siete metros del núcleo. Las otras 24 son barras acortadas que entran desde abajo, y su trabajo es aplanar el perfil de potencia en la mitad inferior; las que importan acá son las de arriba. Porque una barra del RBMK no era solo absorbente: casi todas llevaban colgando del carburo de boro un desplazador de grafito de 4,5 metros, y estaba ahí por economía de neutrones. Con la barra afuera, el desplazador ocupaba el canal para que no se llenara de agua, que absorbe neutrones y encarece el combustible, y quedaba centrado en la zona combustible dejando 1,25 metros de agua arriba y 1,25 metros de agua abajo.

Ahí está el mecanismo. Cuando la barra empieza a bajar, lo primero que entra en el metro y cuarto del fondo no es el absorbente: es la punta de grafito, que empuja el agua fuera de esa parte del canal. En un instante, en la parte baja del núcleo, se sacó un absorbente —el agua— y se puso un moderador —el grafito—. La reactividad local sube. La barra sigue bajando y unos segundos después el boro apaga esa zona, pero durante esos segundos la parada de emergencia empieza sumando reactividad en lugar de restarla. INSAG-7 lo llama efecto de parada positiva, y aclara que su magnitud depende de cómo esté distribuida la potencia en el núcleo.

Esa noche estaba distribuida de la peor manera. Con el xenón envenenando el centro y las barras afuera, el perfil axial de potencia tenía dos máximos, arriba y abajo, separados por una zona central deprimida. La inserción inicial del desplazador afectaba especialmente al máximo inferior. La escala para medir esto es β, la fracción de neutrones que no salen de la fisión sino de la desintegración posterior de algunos fragmentos, unas seis milésimas del total: mientras la reactividad se mantiene por debajo de 1 β —un dólar—, la cadena depende de esos neutrones que llegan tarde y el reactor se gobierna en segundos. Al cruzar el dólar, la cadena se sostiene sola con los neutrones inmediatos y el tiempo característico pasa a ser de milisegundos.

La inserción inicial de reactividad en la zona inferior y la realimentación positiva de vacío hicieron posible una excursión extremadamente rápida. El umbral de criticidad pronta corresponde a la reactividad efectiva del reactor completo, no a una lectura de reactividad local. A partir de ese punto ninguna barra bajando a 0,4 metros por segundo llegaba a tiempo: el reactor ya no se controlaba con mecanismos, se controlaba solo, destruyéndose.

A la 01:23:43 se activaron las señales de excursión de potencia; el sistema registró más de 530 MWt. La destrucción siguió en los segundos posteriores. El pico final depende de reconstrucciones y no se conoce con precisión: el diagrama muestra la tendencia cualitativa, no una curva medida ni una escala temporal uniforme.

La deposición rápida de energía dañó y fragmentó el combustible, transfiriendo calor al refrigerante y generando vapor con violencia. La rotura de canales y el aumento de presión destruyeron el reactor y desplazaron el blindaje superior. Se oyeron dos explosiones; la contribución precisa de vapor y reacciones químicas a cada una no está establecida con la certeza de la secuencia de señales registrada.

Sin edificio de contención, esa energía se llevó el techo de la sala y dejó el núcleo abierto al aire. El grafito ardió durante diez días y la columna térmica del incendio llevó los productos de fisión a kilómetros de altura: unos 14 EBq de radiactividad total, 5 200 PBq en equivalente de yodo-131. Dos trabajadores murieron por las explosiones y 28 más por síndrome de irradiación aguda en las semanas siguientes, la mayoría bomberos y personal de la central. Prípiat, a tres kilómetros, fue evacuada la tarde del 27; la zona de 30 kilómetros, unas 116 000 personas, durante 1986.

El primer informe del OIEA, INSAG-1 en 1986, cargó la responsabilidad sobre los operadores. En 1992, con los datos soviéticos completos sobre la mesa, INSAG-7 lo corrigió: los operadores violaron reglas, pero el accidente ocurrió porque el reactor podía llegar a un estado en el que su parada de emergencia lo hacía explotar, y eso no estaba en ningún manual de operación.

Los RBMK que siguieron operando se modificaron. Se subió el enriquecimiento del 2,0 al 2,4 % y luego al 2,8 % con erbio como veneno consumible; se instalaron entre 80 y 90 absorbentes fijos en canales de combustible; el margen mínimo de barras pasó de 26-30 a 43-48 barras equivalentes; se rediseñaron las barras para que, retiradas, no quedara agua debajo del desplazador; la parada bajó de 18 a 12 segundos y se sumó un sistema rápido de 24 barras que mete al menos 2 β de reactividad negativa en menos de 2,5 segundos. El coeficiente de vacío quedó en el orden de +β.

La unidad 4 se cubrió con el sarcófago en noviembre de 1986 y desde 2016 está bajo el Nuevo Confinamiento Seguro, un arco de acero de 108 metros de alto que se montó al costado y se deslizó sobre el edificio. Las otras tres unidades siguieron generando: la 2 hasta 1991, la 1 hasta 1996 y la 3 hasta diciembre de 2000.