A la 1:24 (hora local), 40-60 segundos después de haber iniciado la prueba, tuvieron lugar dos grandes explosiones. Según algunos investigadores del accidente, el hecho de que quitaran todas las barras de control de la parte activa del reactor, junto con la creciente capacidad del reactor, hicieron que la explosión fuera inevitable. Según las investigaciones los sistemas de seguridad estaban apagados algunos incluso fuera de servicio en el momento de la explosión inicial. La combinación del vapor radiactivo con hidrógeno arrancó la tapa del reactor de 1,200 toneladas y destruyó el techo. Al cabo de unos segundos llegó otra explosión. Mientras que la primera explosión, según varios estudios independientes, fue química, la segunda, en la que se quemaron los neutrones inmediatos, tenía características de una explosión nuclear con una potencia de 0.3 kilo toneladas (que equivale aproximadamente a 300 tonedalas de TNT (trinitrotolueno). Según varios testigos la primera explosión fue seguida por una llama roja y la segunda por una llama azul, y al cabo de un rato apareció un hongo nuclear sobre el reactor.
El desastre nuclear también fue una coincidencia. Se suponía que la prueba iba a ser realizada por otro equipo (de diferente turno). Aquel grupo fue especialmente entrenado para realizar ese tipo de pruebas. Sin embargo, la prueba se aplazó durante 9 horas debido a las celebraciones del 1 de mayo y por la electricidad necesaria para cumplir con el plan de producción. El retraso hizo que el experimento se llevara a cabo bajo otro equipo de operarios y no por aquel que lo había preparado. En el turno de noche, por lo tanto, había menos operarios cualificados. Justo después del accidente cerraron los demás reactores y la gestión de la central entró en régimen de crisis, que fue gestionado desde un búnker debajo de la central

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