Accidente de Criticidad en Tokaimura (1999)

Este informe detalla el accidente de criticidad ocurrido en la planta de procesamiento de uranio de JCO en Tokaimura, Japón, el 30 de septiembre de 1999. Se examinarán las causas del accidente, la forma en que se alcanzó la criticidad, los tratamientos médicos y las lesiones sufridas por los tres trabajadores involucrados.

Información General del Accidente

El accidente de Tokaimura de 1999 tuvo lugar en una pequeña planta de preparación de combustible operada por JCO (anteriormente Japan Nuclear Fuel Conversion Co.), una subsidiaria de Sumitomo Metal Mining Co¹. La planta suministraba combustible a varios reactores de investigación y experimentales especializados y no formaba parte del ciclo de combustible para la producción de electricidad¹. El accidente se produjo debido a una manipulación inadecuada del combustible de uranio líquido para un reactor experimental, lo que resultó en la exposición a la radiación de 667 personas y la muerte de dos trabajadores². Un total de 119 personas recibieron una dosis de radiación superior a 1 mSv a causa del accidente¹.

Causas del Accidente

Según el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), la causa del accidente fue «un error humano y graves infracciones de los principios de seguridad»¹. Tres factores principales contribuyeron al accidente: ²

• Supervisión regulatoria inadecuada: La revisión de la licencia concluyó incorrectamente que no había «ninguna posibilidad de que ocurriera un accidente de criticidad debido a un mal funcionamiento u otras fallas»³. Como resultado, no se exigió la instalación de una alarma de accidente de criticidad, y la instalación no se incluyó en el Plan Nacional para la Prevención de Desastres Nucleares en lo que respecta a los accidentes de criticidad. Sin embargo, es importante aclarar que la instalación probablemente sí estaba incluida en el plan para otro tipo de desastres nucleares³. Esta conclusión se basó en gran medida en el uso de controles administrativos que estaban sujetos a errores humanos, lo que limitó la capacidad del programa de supervisión regulatoria para establecer y mantener un margen de seguridad adecuado³. La creencia resultante de que un accidente de criticidad no era creíble complicó el proceso de recuperación³.
• Falta de una cultura de seguridad adecuada: La empresa JCO no presentó la segunda operación de las instalaciones nucleares a la división de gestión de seguridad porque sabían que no sería aprobada⁴. La presión ejercida sobre JCO para aumentar la eficiencia llevó a la empresa a emplear un procedimiento ilegal en el que se omitieron varios pasos clave en el procedimiento de enriquecimiento⁴. Este tipo de comportamiento, junto con la falta de verificación y validación de los procedimientos y la falta de controles de capacitación y calificación de los operadores, demuestra una falta significativa de cultura de seguridad en la instalación de JCO³.
• Capacitación y calificación inadecuadas de los trabajadores: Debido al uso poco frecuente de este proceso especial y a los recientes despidos, no había operadores experimentados disponibles para operar el sistema³. Los operadores no conocían o no prestaron atención a los límites de seguridad únicos aplicables a este proceso porque involucraba uranio enriquecido al 18,8% de U-235³. Si a los operadores se les hubiera proporcionado el conocimiento fundamental de seguridad de que ciertas acciones podrían resultar en una criticidad, este evento, con toda probabilidad, no habría ocurrido porque los operadores habrían comprendido la importancia de adherirse a los límites de seguridad para el proceso³.

Cómo se Alcanzó la Criticidad

El procedimiento aprobado para la preparación de combustible nuclear implicaba disolver polvo de óxido de uranio (U3O8) en ácido nítrico en un tanque de disolución, luego transferirlo como una solución pura de nitrato de uranilo a una columna de almacenamiento para mezclarlo, seguido de la transferencia a un tanque de precipitación¹. Este tanque estaba rodeado por una camisa de enfriamiento de agua para eliminar el exceso de calor generado por la reacción química exotérmica¹. La prevención de la criticidad se basó en los requisitos generales de licencia para la limitación de masa y volumen, así como en el diseño del proceso¹. Un elemento clave del diseño era la columna de almacenamiento con una geometría segura para la criticidad y que permitía un control cuidadoso de la cantidad de material transferido al tanque de precipitación¹.

Sin embargo, el procedimiento de trabajo de la empresa se modificó tres años antes, sin el permiso de las autoridades reguladoras, para permitir que el óxido de uranio se disolviera en cubos de acero inoxidable en lugar del tanque de disolución¹. Luego, los operadores lo modificaron aún más para acelerar el proceso vertiendo la solución directamente en el tanque de precipitación¹. La mezcla diseñada para ocurrir en la columna de almacenamiento se realizó en su lugar mediante agitación mecánica en el tanque de precipitación, sin pasar por los controles de criticidad¹. Además, no hubo un control adecuado de la cantidad vertida en el tanque de precipitación de 100 litros, y su forma (450 mm de diámetro y 660 mm de alto) aumentó la probabilidad de criticidad dentro de él¹. Este desvío del procedimiento aprobado fue un factor crucial que contribuyó al accidente¹.

Alrededor de las 10:35, cuando el volumen de solución en el tanque de precipitación alcanzó unos 40 litros, que contenían unos 16 kg de U, se alcanzó una masa crítica¹. La criticidad continuó de forma intermitente durante unas 20 horas, liberando 81 MJ de energía, comparable a la energía liberada por la combustión de 2,5 litros de gasolina¹. Parece que a medida que la solución hervía vigorosamente, se formaban huecos y cesaba la criticidad, pero a medida que se enfriaba y desaparecían los huecos, la reacción se reanudaba¹. Esta criticidad prolongada aumentó la exposición a la radiación y dificultó la detención de la reacción¹.

Para detener la reacción, se drenó el agua de enfriamiento que rodeaba el tanque de precipitación, ya que esta agua proporcionaba un reflector de neutrones¹. Finalmente, se añadió una solución de ácido bórico (absorbente de neutrones) al tanque para garantizar que el contenido permaneciera subcrítico¹. Estas operaciones expusieron a 27 trabajadores a cierta radiactividad¹. La radiación (neutrones y gamma) emanó casi en su totalidad del tanque, no de ningún material disperso¹.

Tratamientos Médicos

Los tres trabajadores involucrados en el accidente, Hisashi Ouchi, Masato Shinohara y Yutaka Yokokawa, fueron trasladados al hospital, donde se confirmó que habían estado expuestos a altas dosis de radiación gamma, neutrones y otras radiaciones². Los tres sufrieron el síndrome de irradiación aguda (SIA)⁶.

¹

Es importante aclarar la diferencia entre las unidades de dosis de radiación utilizadas en la tabla. Los miligrays (mGy) son una unidad de dosis absorbida, que mide la cantidad de energía de radiación depositada en un material, mientras que los milisieverts (mSv) son una unidad de dosis equivalente, que tiene en cuenta los efectos biológicos de diferentes tipos de radiación.

El tratamiento inicial incluyó la administración diaria de G-CSF y antibióticos en una sala de flujo de aire laminar⁷. Los dos trabajadores más gravemente afectados, Ouchi y Shinohara, recibieron trasplantes de células madre hematopoyéticas⁷. A pesar de los esfuerzos médicos, ambos murieron a causa de las lesiones sufridas por la radiación¹. Yokokawa, que recibió la dosis más baja, se recuperó sin complicaciones importantes y se encuentra bajo seguimiento médico periódico⁸.

Lesiones Sufridas

Las lesiones sufridas por los tres trabajadores variaron en gravedad según la dosis de radiación recibida.

Hisashi Ouchi

Sufrió la mayor dosis de radiación, estimada entre 16.000 y 20.000 mGy¹. Inmediatamente después del accidente, Ouchi experimentó náuseas, vómitos y diarrea, e incluso perdió el conocimiento durante un breve periodo de tiempo⁹. Posteriormente, experimentó una serie de síntomas graves, como deshidratación, pérdida de glóbulos blancos, daño cromosómico, pérdida de piel, dolor intenso, problemas respiratorios y hemorragia gastrointestinal⁹. Murió 83 días después del accidente debido a una hemorragia interna, inmunodeficiencia y fallo multiorgánico¹.

Masato Shinohara

Recibió una dosis de radiación estimada entre 6.000 y 10.000 mGy¹. Experimentó síntomas similares a los de Ouchi, como náuseas, vómitos, diarrea, pérdida de glóbulos blancos, daño cromosómico y pérdida de piel¹⁰. También sufrió daños en los pulmones, el sistema gastrointestinal y otros órganos¹². Murió 210 días después del accidente debido a complicaciones relacionadas con la radiación¹.

Yutaka Yokokawa

Recibió la dosis más baja de radiación, estimada entre 1.000 y 5.000 mGy¹. Experimentó síntomas leves como náuseas y diarrea¹⁰. Se recuperó sin complicaciones importantes y se encuentra bajo seguimiento médico periódico⁸.

Medidas de Seguridad Implementadas

Después del accidente, el gobierno japonés implementó nuevas medidas de seguridad para prevenir eventos similares en el futuro¹³. Estas medidas incluyeron:

• Requisitos de capacitación y calificación mejorados para los trabajadores: Se establecieron requisitos más estrictos para la capacitación y calificación de los trabajadores en instalaciones nucleares, con un enfoque en la seguridad de la criticidad².
• Mayor supervisión regulatoria de las instalaciones nucleares: Se aumentó la frecuencia de las inspecciones y se mejoró la supervisión de las autoridades reguladoras para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad¹³.
• Controles más estrictos sobre la manipulación y el almacenamiento de materiales nucleares: Se implementaron procedimientos más estrictos para la manipulación y el almacenamiento de materiales nucleares, incluyendo límites más estrictos en la cantidad de material que se puede manipular a la vez¹.
• Instalación de sistemas y alarmas de seguridad adicionales: Se instalaron sistemas y alarmas de seguridad adicionales en las instalaciones nucleares para detectar y responder a posibles eventos de criticidad¹.

Impacto del Accidente

El accidente de Tokaimura tuvo un impacto significativo en la comunidad local y en la opinión pública sobre la energía nuclear en Japón.

• Impacto en la comunidad local: El accidente provocó la evacuación de 161 personas de 39 hogares en un radio de 350 metros de la planta¹. Se pidió a los residentes en un radio de 10 km que permanecieran en el interior como medida de precaución¹. El accidente también tuvo un impacto psicológico y económico en la población local³. Un estudio posterior al accidente reveló que el 35% de los residentes se quejaron de nuevos síntomas físicos o mentales, como dolor de cabeza, debilidad, trastornos del sueño o ansiedad¹⁴. JCO pagó al menos $93 millones en compensación a los residentes y negocios cercanos³.
• Opinión pública sobre la energía nuclear: El accidente aumentó la preocupación pública sobre la seguridad de la energía nuclear en Japón¹⁵. Las encuestas realizadas después del accidente mostraron una disminución en la aceptación y la confianza en la operación de la energía nuclear, junto con un aumento significativo en la percepción de la probabilidad de accidentes y el interés público en la energía nuclear¹⁶. Sin embargo, a pesar del accidente, una proporción significativa del público seguía estando a favor de la energía nuclear¹⁷. Los medios de comunicación también jugaron un papel importante en la formación de la opinión pública después del accidente, centrándose en las energías renovables como alternativa¹⁵.

Conclusiones

El accidente de criticidad de Tokaimura de 1999 fue un evento grave que expuso deficiencias significativas en la seguridad nuclear en Japón. El accidente fue causado por una combinación de supervisión regulatoria inadecuada, falta de una cultura de seguridad adecuada y capacitación y calificación inadecuadas de los trabajadores. Las lesiones sufridas por los tres trabajadores involucrados en el accidente fueron graves, lo que resultó en la muerte de dos de ellos.

El accidente llevó a la implementación de nuevas medidas de seguridad para prevenir eventos similares en el futuro. Estas medidas incluyeron requisitos de capacitación y calificación mejorados para los trabajadores, mayor supervisión regulatoria de las instalaciones nucleares, controles más estrictos sobre la manipulación y el almacenamiento de materiales nucleares e instalación de sistemas y alarmas de seguridad adicionales.

Si bien el accidente tuvo un impacto significativo en la comunidad local y en la opinión pública sobre la energía nuclear en Japón, es importante tener en cuenta que la industria nuclear ha aprendido lecciones importantes de este evento y ha tomado medidas para mejorar la seguridad. El accidente de Tokaimura, junto con otros accidentes como el de Fukushima en 2011, ha impulsado un debate continuo sobre el papel de la energía nuclear en Japón y la necesidad de encontrar un equilibrio entre los beneficios y los riesgos de esta tecnología. A pesar de los esfuerzos realizados para mejorar la seguridad, la posibilidad de futuros accidentes sigue existiendo, y es crucial mantener una vigilancia constante y una cultura de seguridad sólida en la industria nuclear.

Obras citadas

1. Tokaimura Criticality Accident 1999 – World Nuclear Association, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/safety-of-plants/tokaimura-criticality-accident

2. Tokaimura nuclear accidents – Wikipedia, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Tokaimura_nuclear_accidents

3. NRC REVIEW OF THE TOKAI-MURA CRITICALITY ACCIDENT – Nuclear Regulatory Commission, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/commission/secys/2000/secy2000-0085/attachment1.pdf

4. The Tokaimura Nuclear Accident: A Tragedy of Human Errors – ResearchGate, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/234597594_The_Tokaimura_Nuclear_Accident_A_Tragedy_of_Human_Errors

5. What happened in Japan: The Tokaimura Criticality Event | Institute for Science and International Security – isis-online.org, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://isis-online.org/isis-reports/detail/what-happened-in-japan-the-criticality-event/37

6. Medical treatment and psychological follow-up of the Tokaimura accident victims. Chapter 6, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://inis.iaea.org/records/9kg1t-tem06

7. Multi-organ involvement: lessons from the experience of one victim of the Tokai-mura criticality accident, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.usz.ch/app/uploads/2021/06/Multiorgan-involvement-Tokai-mura-lession-Br-Inst-Radiol-2005.pdf

8. Initial medical management of patients severely irradiated in the Tokai-mura criticality accident – ResearchGate, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/10789770_Initial_medical_management_of_patients_severely_irradiated_in_the_Tokai-mura_criticality_accident

9. Initial Symptoms of Acute Radiation Syndrome in the JCO Criticality Accident in Tokai-mura – PubMed, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11791749/

10. Initial Symptoms of Acute Radiation Syndrome in the JCO Criticality Accident in Tokai-mura – CiteSeerX, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=6d5517c9aa2d179c57263678e9d3af5d611b2e39

11. Hisashi Ouchi Suffered an 83-day Death By Radiation Poisoning – Science | HowStuffWorks, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://science.howstuffworks.com/hisashi-ouchi.htm

12. International Symposium on The Criticality Accident in Tokaimura: Medical Aspects of Radiation Emergency – ResearchGate, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/256464651_International_Symposium_on_The_Criticality_Accident_in_Tokaimura_Medical_Aspects_of_Radiation_Emergency

13. Chapter 7, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://irides.tohoku.ac.jp/media/files/publications/51approaches_en/51Approaches_Chap07.pdf

14. Tokai-mura (Japan) – NUCLEAR-RISKS, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.nuclear-risks.org/en/hibakusha-worldwide/tokai-mura.html

15. Public opinion changes after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident to nuclear power generation as seen in continuous polls over the past 30 years – ResearchGate, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/301903912_Public_opinion_changes_after_the_Fukushima_Daiichi_Nuclear_Power_Plant_accident_to_nuclear_power_generation_as_seen_in_continuous_polls_over_the_past_30_years

16. Public response to the Tokai nuclear accident – PubMed, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11824679/

17. Living with the consequences of a criticiality incident – Nuclear Engineering International, fecha de acceso: marzo 7, 2025, https://www.neimagazine.com/advanced-reactorsfusion/living-with-the-consequences-of-a-criticiality-incident/