Kecelakaan kekritisan

Kecelakaan kekritisan, kadang-kadang juga disebut ekskursi atau ekskursi daya, adalah kecelakaan nuklir berupa peningkatan tak disengaja dalam reaksi berantai nuklir dan tidak terkendali dalam bahan fisil, seperti uranium atau plutonium yang diperkaya. Ini melepaskan gelombang radiasi neutron yang sangat berbahaya bagi manusia dan menyebabkan radioaktivitas yang diinduksi di sekitarnya. Peristiwa ini disertai dengan pancaran radiasi neutron dan gamma yang mungkin intens dan cepat berakibat fatal. Kecelakaan kekritisan dapat didefinisikan sebagai pelepasan energi yang tidak disengaja yang terjadi sebagai akibat dari reaksi berantai fisi. Situasi seperti itu dapat terjadi dalam suatu instalasi ketika jumlah bahan fisil yang ada lebih besar daripada massa kritis yang bergantung pada geometri dan sifat fisiko-kimia lingkungan yang dipertimbangkan. Ekskursi tenaga disertai dengan emisi intens neutron dan radiasi gamma serta pelepasan produk fisi.^[1]

Fisi nuklir kritis atau superkritis (dengan daya tetap atau meningkat) umumnya terjadi di dalam inti reaktor nuklir dan kadang-kadang dalam situasi percobaan. Kecelakaan kekritisan terjadi ketika reaksi kritis yang tidak diinginkan terjadi. Meskipun berbahaya, kecelakaan kekritisan biasanya tidak dapat mereproduksi kondisi desain senjata nuklir fisi, sehingga tidak menyebabkan ledakan nuklir. Panas yang dilepaskan oleh reaksi nuklir biasanya menyebabkan pemuaian bahan fisil, sedemikian rupa sehingga reaksi nuklir menjadi subkritis setelah beberapa detik, berhenti.

Dalam sejarah pengembangan energi atom, enam puluh kecelakaan kekritisan telah terjadi di timbunan bahan fisil di luar reaktor nuklir dan beberapa di antaranya mengakibatkan kematian, akibat paparan radiasi, dari mereka yang paling dekat dengan peristiwa tersebut. Namun, tidak ada yang mengakibatkan ledakan.

Kekritisan terjadi ketika terlalu banyak bahan fisil berada di satu tempat. Kekritisan dapat dicapai dengan menggunakan logam uranium atau plutonium atau dengan mencampurkan senyawa atau larutan cair dari unsur-unsur tersebut. Campuran isotop, bentuk bahan, komposisi kimia larutan, senyawa, paduan, bahan komposit, dan bahan di sekitarnya semuanya mempengaruhi apakah bahan akan menjadi kritis, misalnya mempertahankan reaksi berantai.

Dalam keadaan normal, reaksi fisi kritis atau superkritis (reaksi yang mampu bertahan sendiri atau meningkatkan daya) seharusnya hanya terjadi di dalam lokasi yang terlindung dengan aman, seperti teras reaktor atau lingkungan pengujian yang sesuai. Kecelakaan kekritisan terjadi jika reaksi yang sama terjadi secara tidak sengaja, misalnya di lingkungan yang tidak aman atau selama perawatan reaktor.

Meskipun berbahaya dan sering mematikan bagi manusia di area terdekat, massa kritis yang terbentuk tidak akan mampu menghasilkan ledakan nuklir masif seperti yang dirancang untuk dihasilkan oleh bom fisi. Ini karena semua fitur desain yang diperlukan untuk membuat hulu ledak nuklir tidak dapat muncul secara kebetulan. Dalam beberapa kasus, panas yang dilepaskan oleh reaksi berantai akan menyebabkan bahan fisil (dan bahan terdekat lainnya) mengembang. Dalam kasus seperti itu, reaksi berantai dapat menetap ke kondisi tunak berdaya rendah atau bahkan dapat dimatikan sementara atau permanen (subkritis).

Kecelakaan tersebut bisa berakibat fatal bagi orang yang berada di dekat tempat terjadinya kecelakaan; mereka biasanya mengembangkan sindrom radiasi akut (penyakit radiasi) dalam beberapa jam, kerusakan sel sel dam kromosom untuk membelah diri tidak berfungsi, terutama bagian yang terkena paparan. Menurut rekomendasi ICRP, pekerja radiasi yang di tempat kerjanya terkena radiasi tidak boleh menerima dosis radiasi lebih dari 50 mSv per tahun dan rata-rata pertahun selama 5 tahun tidak boleh lebih dari 20 mSv. Nilai maksimum ini disebut Nilai Batas Dosis (NBD).

Radiasi bahan atau proses nuklir dapat dengan mudah dideteksi dengan dosimetri radiasi instrumentasi dan detektor "sistem alarm kecelakaan kekritisan" yang dikerahkan dengan benar.

Kecelakaan kekritisan dibagi menjadi salah satu dari dua kategori:

• Kecelakaan proses, di mana kontrol yang ada untuk mencegah kekritisan dilanggar;
• Kecelakaan reaktor, yang terjadi karena kesalahan operator atau kejadian lain yang tidak diinginkan (misalnya selama pemeliharaan atau pemuatan bahan bakar) di lokasi yang dimaksudkan untuk mencapai atau mendekati kekritisan, seperti pembangkit listrik tenaga nuklir, reaktor nuklir, dan percobaan nuklir.

Jenis ekskursi dapat diklasifikasikan ke dalam empat kategori yang menggambarkan sifat evolusi dari waktu ke waktu:

• Ekskursi kekritisan yang cepat
• Ekskursi kekritisan sementara
• Ekskursi eksponensial
• Ekskursi dalam keadaan stabil

Menurut sebuah studi IRSN dariOktober 2009, sekitar enam puluh kecelakaan kekritisan telah dinyatakan di fasilitas nuklir sejak 1945 :

• 39 terjadi pada reaktor riset dan di laboratorium pada rakitan kritis,
• 22 di fasilitas daur bahan bakar.

Kecelakaan ini tidak menyebabkan pelepasan radioaktif yang signifikan ke lingkungan, tetapi radiasi yang signifikan mengakibatkan 19 kematian, termasuk 15 antara tahun 1945 dan 1971.^{[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17] [18]} Kecelakaan kekritisan telah terjadi dalam konteks sipil dan militer, termasuk dua di Perancis pada tahun 1960 dan 1968 di Saclay  :

• 21 Agustus 1945, Laboratorium Nasional Los Alamos, New Mexico (USA). Kecelakaan ini (Demon Core) menyebabkan kematian Harry Daghlian Jr.
• 21 Mei 1946, Laboratorium Nasional Los Alamos, New Mexico (AS). Kecelakaan ini (Demon Core) menyebabkan kematian Louis Slotin.
• 15 Maret 1953, Kompleks Nuklir Maiak. Amputasi kaki salah satu dari dua operator (yang meninggal 35 tahun setelah kecelakaan).
• 21 April 1957, Kompleks Nuklir Maiak. Satu operator meninggal 12 hari setelah kecelakaan (dosis: 30 Gy), 5 operator lainnya menerima dosis diperkirakan 3 Gy,
• 2 Januari 1958, Kompleks Nuklir Maiak. 3 operator meninggal 5-6 hari kemudian, operator ke-4 mengalami masalah kesehatan yang serius dan kehilangan penglihatannya beberapa tahun kemudian.
• 16 Juni 1958, Oak Ridge, Kompleks Keamanan Nasional Y-12, 1 orang hidup 14,5 tahun, 1 orang hidup 17,5 tahun, 5 hidup 29 tahun kemudian,
• 15 Oktober 1958, Institut Ilmu Nuklir di Vinca (Yugoslavia).
• 30 Desember 1958, Laboratorium Nasional Los Alamos- New Mexico (AS). Operator (Cecil Kelley) menerima 120 Gy dan meninggal 35 jam setelah kecelakaan, 2 operator lainnya menerima 1,34 dan 0,53 Gy.
• 16 Oktober 1959, Pabrik Pengolahan Kimia Idaho.
• 15 Maret 1960 Saclay (Prancis) Tidak ada orang yang disinari 3x10^18 fisi inti, 1 puncak, Model kritis (Alize)- 2,2 ton batangan uranium oksida diperkaya 1,5%, di bawah air. Untuk alasan yang tidak diketahui, seorang operator melakukan penarikan total batang penyerap (alih-alih penarikan sebagian)- penghentian reaksi oleh efek Doppler- tanpa kerusakan inti.
• 5 Desember 1960, Kompleks Nuklir Maiak. 5 operator menerima dosis antara 0,24 dan 2 rem.
• 14 Juli 1961, Gabungan Kimia Siberia. Satu operator menerima 2 Gy, tanpa lesi klinis yang bertahan lama.
• 7 April 1962, Kompleks Nuklir Hanford. 3 orang menerima dosis besar tanpa lesi klinis yang jelas.
• 7 September 1962, Kompleks Nuklir Maiak. Tidak ada personel yang menderita dosis signifikan.
• 30 Januari 1963, Gabungan Kimia Siberia. 4 orang yang terletak kira-kira 10 meter dari reservoir menerima dosis antara 0,06 dan 0,17 Gy.
• 2 Desember 1963, Gabungan Kimia Siberia. Dosis maksimum setara dengan 5 rem.
• 24 Juli 1964, Pabrik Pemulihan Bahan Bakar Nuklir Bersatu (Wood River Junction (Rhode Island)).
• 3 Nopember 1965, Pabrik Pembuatan Mesin Elektrostal. Seorang operator terletak kira-kira. 4,5 m dari pompa menerima 3,4 rem.
• 16 Desember 1965, Kompleks Nuklir Maiak. 17 operator menerima dosis < 0,1 rem, 7 operator < 0,2 rem dan 3 operator < 0,7 rem.
• 14 Oktober 1968 Saclay (Prancis), 1 orang sedikit terradiasi 1 puncak ISIS Model kritis reaktor OSIRIS - bahan bakar U-Al yang diperkaya 93% Ekskursi daya karena penarikan awal eksperimen yang sangat menyerap ketika semua batang tidak berada di posisi bawah. Reaksi berantai dihentikan saat operator menjatuhkan perangkat eksperimen. Beberapa elemen hati telah berubah bentuk. Ketinggian air cukup untuk memastikan perlindungan agen - kecelakaan tidak berdokumen.
• 10 Desember 1968, Kompleks Nuklir Maiak. Mandor meninggal 1 bulan setelah kecelakaan ( 2.450 rem), operator kehilangan penglihatannya dan satu tangan dan kedua kakinya diamputasi (700 rem), 6 operator menerima dosis < 1, 64 rem, 4 operator < 0,15 rem.
• 24 Agustus 1970, Windscale Works– Inggris. Iradiasi yang sangat lemah dari dua agen.
• 17 Oktober 1978, Pabrik Pengolahan Kimia Idaho. 2 orang yang terkena radiasi lemah.
• 13 Desember 1978, Gabungan Kimia Siberia. Satu operator menerima 2,5 Gy dan 20 Gy di lengan dan tangan – amputasi lengan dan penurunan penglihatan, 7 orang lainnya menerima dosis antara 0,05 dan 0,6 Gy.
• 23 September 1983, Constituyentes (Argentina).
• 15 Mei 1997, Pabrik Konsentrat Kimia Novosibirsk. Dosis yang tidak signifikan.
• 30 September 1999, Pabrik Pembuatan Bahan Bakar JCO- Tokaimura Ibaraki (Jepang).