人間工学の多様性と重要性 - XNUMX つの例
ダイヤモンド製造におけるシステム設計
著者は、E. メッサー氏と W. ローリグ教授の生体力学的および設計面への貢献、H. スタイン教授と R. ランガー博士の、研磨の生理学的側面の支援に感謝します。処理する。 この研究は、イスラエルの労働社会問題省の労働安全衛生研究予防委員会からの助成金によって支援されました。
ダイヤモンド研磨業界における手動作業台の設計と作業方法は、何百年も変わっていません。 ダイヤモンド研磨者の職業上の健康に関する研究では、手と腕の筋骨格障害、特に肘の尺骨神経障害の割合が高いことが確認されています。 これらは、この手作業の集中的な職業の実践において上半身に課せられる高い筋骨格要求によるものです. テクニオン イスラエル工科大学で実施された研究では、ダイヤモンド研磨業界の職人の安全問題に関連する人間工学的側面と職業病の調査が行われました。 操作的な動きに対する需要が高いこの業界でのタスクには、頻繁かつ迅速な手の運動を必要とする動きが含まれます。 イスラエルのダイヤモンド産業で 1989 年から 1992 年にかけて実施された疫学的調査では、ダイヤモンド研磨で経験した操作的な動きが、非常に頻繁に労働者の上肢や背中の上下に深刻な健康問題を引き起こすことが指摘されています。 このような職業上の危険が労働者に影響を与えると、最終的に業界の経済にも影響を与える連鎖反応が生じます。
何千年もの間、ダイヤモンドは魅力、美しさ、豊かさ、資本的価値の対象でした. 熟練した職人や芸術家は、硬質炭素結晶形成のこの独特な形の形と価値を高めることによって、時代を超えて美を創造しようと試みてきました. 天然石を使った芸術的創造の継続的な成果と偉大な国際産業の出現とは対照的に、いくつかの疑わしい労働条件を改善するためにほとんど何もされていません. 英国、南アフリカ、イスラエルのダイヤモンド博物館を調査した結果、伝統的な研磨作業場が何百年も変わっていないという歴史的結論を導き出すことができます。 典型的なダイヤモンド研磨ツール、作業台、および作業プロセスは、Vleeschdrager (1986) によって説明されており、すべての研磨設定に普遍的に共通していることがわかっています。
ダイヤモンド製造のセットアップで行われた人間工学的評価は、作業姿勢による背中の痛みや首や腕のストレスを引き起こす研磨ワークステーションの工学的設計の大きな欠如を示しています。 ダイヤモンド研磨の専門職に関与するモーション パターンのマイクロモーション研究と生体力学的分析は、非常に激しい手と腕の動きを示しており、これには高加速、素早い動き、短い周期での高度な反復性が含まれます。 ダイヤモンド研磨者の症状調査では、研磨者の 45% が 40 歳未満であり、若くて健康な集団であるにもかかわらず、64% が肩の痛み、36% が上腕の痛み、27% が痛みを訴えていることが示されました。下腕に。 研磨作業は、振動する研磨ディスクに加えられる大量の「手作業による」圧力の下で行われます。
ダイヤモンド研磨ワークステーションに関する最初の既知の説明は、1568 年にイタリアの金細工師、ベンヴェヌート チェッリーニによって次のように記されています。 チェッリーニの説明は、今日でも書かれている可能性があります。人間のオペレーターの役割は、この 400 年間変わっていません。 作業ルーチン、手動ツール、およびプロセスに含まれる決定の性質を調べると、ユーザーとマシンの関係もほとんど変わっていないことがわかります。 この状況は、自動化、ロボット工学、およびコンピューター システムの参入によって大きな変化が起こったほとんどの業界で独特です。 これらは、今日の世界における労働者の役割を完全に変えました。 しかし、研磨作業サイクルは、研磨技術が始まったヨーロッパだけでなく、ファンシージオメトリを専門とする米国、ベルギー、イスラエルの高度な施設であるかどうかにかかわらず、世界中のほとんどの産業で非常に似ていることがわかっています。より価値の高いダイヤモンド製品、またはインド、中国、タイの施設では、一般的に人気のある形状と中価格帯の製品を生産しています。
研磨プロセスは、研磨ディスクの表面に付着したダイヤモンド ダスト上で固定された原石ダイヤモンドを研磨することに基づいています。 その硬度のため、同様の炭素材料との摩擦による研磨のみが、ダイヤモンドの形状を幾何学的で輝かしい仕上げに操作するのに効果的です。 ワークステーション ハードウェアは、ワークステーション メカニズムとハンドヘルド ツールという 1950 つの基本的な要素グループで構成されています。 第１のグループは電気モーターを含み、おそらく単一の直接駆動によって、垂直円筒軸上で研磨ディスクを回転させる。 研磨ディスクを取り囲む頑丈で平らなテーブル。 ベンチシートと光源。 ハンドヘルド操作ツールは、すべての研磨段階で原石を収納するダイヤモンド ホルダー (またはタング) で構成され、通常は左手の手のひらに保持されます。 作品は右手の人差し指、人差し指、薬指で凸レンズを持ち、左目で拡大されます。 この操作方法は、ほとんどの場合利き手が考慮されていない厳密なトレーニング プロセスによって課せられます。 作業中、ポリッシャーはリクライニング姿勢をとり、ホルダーを研磨ディスクに押し付けます。 この姿勢では、手を安定させるために作業台で腕を支える必要があります。 その結果、尺骨神経は解剖学的な位置にあるため、外部の損傷を受けやすくなっています。 このような怪我は、ダイヤモンド研磨作業者の間で一般的であり、450,000 年代から職業病として受け入れられてきました。 今日、世界中の研磨業者の数は約 75 人であり、そのうちの約 80% は、過去 XNUMX 年間でダイヤモンド産業を劇的に拡大した極東、主にインドに位置しています。 研磨作業は手作業で行われ、ダイヤモンドの各ファセットは、石の形状の特定の部分に関して訓練を受け、熟練した研磨師によって作成されます。 ポリッシャーは、業界全体の労働力の約 XNUMX% を構成する、ダイヤモンド クラフト フォースの明らかな過半数です。 したがって、この業界の職業上のリスクのほとんどは、ダイヤモンド研磨ワークステーションの操作を改善することで対処できます。
研磨に関連する動作パターンの分析は、研磨ルーチンが XNUMX つのサブルーチンで構成されていることを示しています。基本的なダイヤモンド研磨操作を表す研磨サイクルと呼ばれるより単純なルーチンと、最終検査を含むファセット サイクルと呼ばれるより重要なルーチンです。ホルダー内の石の位置の変更。 全体的な手順には、次の XNUMX つの基本的な作業要素が含まれます。
- 研磨。 これが実際の研磨作業です。
- 検査。 数秒ごとに、オペレーターは拡大鏡を使用して、研磨されたファセットの進行状況を視覚的に検査します。
- ドップ調整員t。 ダイヤモンド ホルダーのヘッド (ドップ) に対して角度調整が行われます。
- ストーンチェンジ. ダイヤモンドを所定の角度で回転させてファセットを変更する行為。 ダイヤモンドのファセットを研磨するには、これら 25 つの要素を約 1993 回繰り返す必要があります。 このような繰り返しの回数は、オペレーターの年齢、石の硬度と特性、時間帯 (オペレーターの疲労による) などの側面に依存します。 平均して、各繰り返しには約 XNUMX 秒かかります。 研磨プロセスと使用された方法論で実行された微動研究は、Gilad (XNUMX) によって提供されています。
研磨と検査の XNUMX つの要素は、比較的静的な作業姿勢で実行されますが、いわゆる「研磨する手」(H から P) および「検査する手」(H から I) のアクションでは、肩の短くて速い動きが必要です。 、肘と手首。 両手の実際の動きのほとんどは、肘の屈曲と伸展、および肘の回内と回外によって行われます。 体の姿勢 (背中と首) と手首のずれを除くすべての動きは、通常の作業では比較的変化しません。 四角い断面の鋼棒で構成されたストーンホルダーは、血管や骨を圧迫するように保持され、薬指と小指への血流が減少する可能性があります。 右手は研磨サイクル中ずっと拡大鏡を持ち、XNUMX 本の人差し指に等尺性の圧力をかけます。 ほとんどの場合、右手と左手は平行な動きのパターンに従いますが、「研ぐ手」の動きでは左手が先導し、少し遅れて右手が動き始め、「検査する手」の動きでは順番にが反転します。 右手のタスクには、左手を支えながら拡大鏡を検査する左目に保持するか (肘の屈曲)、またはダイヤモンド ホルダー ヘッドに圧力をかけてよりよく研磨する (肘の伸展) ことが含まれます。 これらの速い動きは、非常に正確な研磨ディスク上への石の配置につながる急速な加速と減速をもたらします。これには、高度な手先の器用さが要求されます。 仕事の動きが自動的に実行されるほとんど埋め込まれた反射神経になるまで習熟するには長い年月がかかることに注意する必要があります。
ダイヤモンドの研磨は、一見単純な作業であり、ある意味ではそうですが、多くのスキルと経験が必要です。 原材料と加工された材料が正確な仕様に従って管理および製造される他のすべての業界とは対照的に、原石のダイヤモンドは均質ではなく、大小を問わず各ダイヤモンド結晶を個別にチェック、分類、処理する必要があります。 必要な手作業のスキルとは別に、研磨者はすべての研磨段階で操作上の決定を下す必要があります。 目視検査の結果、角度空間補正 (XNUMX 次元判断)、加えられる圧力の量と持続時間、砥石の角度位置、研磨ディスク上の接触点などの要因について決定を下す必要があります。 . 多くの重要なポイントを考慮する必要があり、すべて平均 XNUMX 秒です。 改善を設計するときは、この意思決定プロセスを理解することが重要です。
動作分析を使用して研磨ワークステーションのより良い人間工学的設計とエンジニアリング基準を設定できる段階に進む前に、この独自のユーザーマシン システムに含まれるさらに別の側面に注意する必要があります。 この自動化後の時代において、成功し拡大しているダイヤモンド産業の生産部分は、過去数十年間に行われた巨大な技術的進歩の影響をほとんど受けていません。 業界の他のほとんどすべての部門では、生産方法だけでなく製品自体も定義される技術の変化が継続的に行われていますが、ダイヤモンド業界は事実上静的なままです。 この安定性のもっともらしい理由は、製品も市場も何年にもわたって変化していないという事実かもしれません。 ダイヤモンドのデザインと形状は、実際にはほとんど変わっていません。 ビジネスの観点から、製品や方法を変更する理由はありませんでした。 さらに、研磨作業のほとんどは個々の労働者の下請けによって行われるため、市場の変動に応じて労働力を調整し、作業の流れとダイヤモンド原石の供給を調整することは業界にとって問題ではありませんでした。 生産方法が変わらない限り、製品も変わりません。 より高度な技術と自動化の使用がダイヤモンド業界で採用されると、製品は変化し、市場で入手できる形態はより多様になります。 しかし、ダイヤモンドには、他の製品とは一線を画す神秘的な品質があり、単なる大量生産品と見なされるようになると、価値が低下する可能性があります. しかし最近では、市場の圧力と、主に極東での新しい生産センターの到着が、古い確立されたヨーロッパのセンターに挑戦しています. これらにより、業界は新しい方法と生産システム、および人間のオペレーターの役割を検討することを余儀なくされています。
研磨ワークステーションの改善を検討する場合、人的要因、技術的要因、およびビジネス要因という XNUMX つの主な要因によって管理されるユーザーマシン システムの一部として、研磨ワークステーションを検討する必要があります。 人間工学の原則を考慮した新しい設計は、広い意味でのより良い生産セルへの足がかりを提供します。これは、長時間労働における快適さ、より良い品質の製品、より高い生産率を意味します。 XNUMX つの異なる設計アプローチが検討されています。 XNUMX つは、既存のワークステーションの再設計であり、作業者は同じタスクを実行する必要があります。 XNUMX つ目のアプローチは、最適なトータル ステーションとタスクの設計を目指して、偏りのない方法で研磨タスクを調べることです。 全体的な設計は、入力としての現在のワークステーションではなく、将来の研磨作業に基づいて、上記の XNUMX つのシステム要素のニーズを統合および最適化する設計ソリューションを生成する必要があります。
現在、人間のオペレーターは、研磨作業に関連するタスクのほとんどを実行しています。 これらの人間が実行するタスクは、「入力」と実務経験に依存しています。 これは複雑な心理生理学的プロセスであり、試行錯誤の入力に基づいて、部分的にのみ意識的であり、オペレーターは結果を適切に予測して複雑な操作を実行できます。 何千もの同一の動きの定期的な毎日の作業サイクル中に、「充填」は、非常に正確に実行される運動記憶の人間による自動操作に現れます。 これらの自動モーションのそれぞれについて、目や圧力センサーなどの人間のセンサーから受け取ったフィードバックに応じて、小さな修正が行われます。 将来のダイヤモンド研磨ワークステーションでは、これらのタスクは引き続き別の方法で実行されます。 素材自体に関して言えば、ダイヤモンド業界では、他のほとんどの業界とは対照的に、原材料の相対的価値は非常に高いです。 この事実は、研磨後に可能な限り最大の正味の石を得るために、原石の体積 (または石の重量) を最大限に活用することの重要性を説明しています。 この強調は、ダイヤモンド加工のすべての段階で最も重要です。 生産性と効率は、時間だけを参照するのではなく、達成されるサイズと精度によっても測定されます。
研磨行為で行われる「磨く」、「手で検査する」、「検査する」、「磨く手」という 1992 つの反復作業要素は、1 つの主要なタスク カテゴリに分類できます。センシング要素としてのタスクと、意思決定コンテンツ要素としての制御と管理。 Gilad と Messer (XNUMX) は、人間工学に基づいたワークステーションの設計上の考慮事項について説明しています。 図XNUMXは、高度な研磨セルの概要を示しています。 そのような設計の詳細は専門的に制限された「ノウハウ」として守られているため、一般的な構造のみが示されています。 研磨セルという用語が使用されているのは、このユーザーマシン システムには、ダイヤモンドを研磨するためのまったく異なるアプローチが含まれているためです。 人間工学に基づいた改良に加えて、このシステムは、同時に XNUMX ～ XNUMX 個の石を製造できる機械装置と光電子装置で構成されています。 視覚および制御タスクの一部は技術オペレーターに移され、生産セルの管理は、最適な操作行為をサポートするために形状、重量、およびオプションの操作移動に関する瞬間的な情報を提供するディスプレイ ユニットを介して仲介されます。 このような設計により、研磨ワークステーションは数歩進んで近代化され、エキスパート システムと視覚制御システムが組み込まれ、すべてのルーチン作業で人間の目に取って代わります。 オペレーターは、いつでも介入し、データを設定し、マシンのパフォーマンスについて人間の判断を下すことができます。 機械式マニピュレーターとエキスパート システムは、すべての研磨作業を実行できる閉ループ システムを形成します。 マテリアルハンドリング、品質管理、および最終承認は引き続きオペレーターに属します。 高度なシステムのこの段階では、レーザー研磨機などのより高度な技術の採用を検討するのが適切でしょう。 現在、レーザーはダイヤモンドのソーイングとカットに広く使用されています。 技術的に進歩したシステムを使用すると、ヒューマン タスクの記述が根本的に変わります。 熟練した研磨師の必要性は、おそらく監督の下で、より大きく、最高値のダイヤモンドのみを研磨するようになるまで減少します.
人間工学的設計原則の無視: チェルノブイリ
1986 年のチェルノブイリ事故の原因は、運転要員、発電所の管理者、原子炉の設計、およびソ連の原子力産業における適切な安全情報の欠如にさまざまに起因しています。 この記事では、事故に結びついた多くの設計上の欠陥、運用上の欠点、および人的ミスについて考察します。 事故に至る一連の出来事、原子炉と冷却棒の設計上の問題、および事故自体の過程を調べます。 人間工学の側面を考慮し、事故の主な原因はユーザーとマシンの不適切な相互作用であるという見解を表明しています。 最後に、不備が続いていることを強調し、人間工学の教訓を十分に学ばない限り、同様の災害が依然として発生する可能性があることを強調しています。
チェルノブイリ事故の全貌はまだ明らかにされていません。 率直に言えば、真実は依然として利己的な寡黙、半分の真実、秘密主義、さらには虚偽によって覆い隠されています。 事故の原因を包括的に調査することは、非常に困難な作業のようです。 捜査官が直面する主な問題は、調査に利用できるようになったわずかな情報に基づいて、事故とその事故における人的要因の役割を再構築する必要があることです。 チェルノブイリの事故は重大な技術的事故以上のものであり、災害の原因の一部は行政と官僚機構にもある。 ただし、この記事の主な目的は、チェルノブイリ事故で組み合わされた設計上の欠陥、運用上の欠点、および人的ミスを検討することです。
誰が悪いのか？
1989 年、チェルノブイリ原子力発電所 (NPP) で使用された圧力管型大出力沸騰水型原子炉 (RBMK) の主任設計者は、チェルノブイリ事故の原因についての見解を示しました。 彼は、災害の原因は、職員が正しい手順、つまり「生産規律」を守らなかったことにあると考えています。 彼は、事故を調査している弁護士も同じ結論に達したと指摘した. 彼の見解によれば、「設計や製造の失敗ではなく、担当者に問題がある」とのことです。 RBMK 開発の研究責任者は、この見解を支持しました。 原因としての人間工学的不備の可能性は考慮されていません。
オペレーター自身が異なる意見を表明しました。 第 1,500 部隊の当直監督者である AF アキモフは、事故で短期間に XNUMX ラド (R) を超える放射線を浴びて病院で死亡したとき、両親に自分の行動を伝え続けました。彼は何が間違っていたのか理解できませんでした。 彼の粘り強さは、完全に安全であるはずの原子炉に対する絶対的な信頼を反映していました。 アキモフはまた、乗組員を責める理由は何もないと述べた。 オペレーターは自分たちの行動が規制に準拠していることを確信しており、後者は爆発の可能性についてはまったく言及していませんでした。 （驚くべきことに、原子炉が特定の条件下で危険になる可能性が安全規則に導入されたのは、チェルノブイリ事故の後でした。）しかし、その後明らかになった設計上の問題を考えると、運転員がなぜ棒を炉に挿入するのかを理解できなかったことは重要です。コアは、設計どおりに核反応を即座に停止させる代わりに、そのような恐ろしい爆発を引き起こしました. 言い換えれば、この場合、彼らはメンテナンスの指示と原子炉システムのメンタル モデルに従って正しく行動しましたが、システムの設計はそのモデルに対応していませんでした。
爆発の可能性のある施設の安全規則に違反したという理由で、人的損失を考慮して、プラント管理者のみを代表する XNUMX 人が有罪判決を受けました。 裁判長は、「プラント設計の改善策を怠った者」について、調査を進める旨の発言をした。 彼はまた、部門職員、地方自治体、および医療サービスの責任についても言及しました。 しかし、実際には、事件が終結したことは明らかでした。 原子力技術の歴史における最大の災害の責任を問われたのは、他の誰でもありませんでした。
しかし、原子力発電所の将来の安全な運用のために重要な教訓を学ぶために、災害に組み合わされたすべての原因となる要因を調査する必要があります。
秘密主義: 研究と産業における情報の独占
「チェルノブイリ-86」の原因となったユーザーとマシンの関係の失敗は、ある意味で、ソビエトの原子力施設における技術的コミュニケーションを支配していた秘密主義の政策、つまり情報独占の実施に起因している可能性があります。 科学者と研究者の小さなグループには、原子力の基本原則と手順を定義する完全な権利が与えられました。これは、秘密主義のポリシーによって確実に保護された独占です。 その結果、NPP の絶対的な安全性に関するソビエトの科学者による安心感は 35 年間揺るぎないものであり、秘密主義は民間の原子力指導者の無能さを隠していた。 ちなみに、この秘密がスリーマイル島の事故に関する情報にも及んでいることが最近判明した。 ソ連の原子力発電所の運転要員は、この事故について十分に知らされていませんでした。原子力発電所の安全性に関する公式見解と矛盾しない、選択された情報項目だけが知らされました。 この論文の著者が 1985 年に発表した、スリーマイル島事故の人間工学的側面に関するレポートは、NPP の安全性と信頼性に関係する人々には配布されませんでした。
アルメニアとチェルノブイリ (1982 年) の原子力発電所での事故を除いて、ソビエトの原子力事故はこれまで公にされたことはありませんでした。 プラウダ. 事態の真相を隠すことによって (したがって、事故分析に基づく教訓を利用することができなかった)、原子力産業の指導者たちは、チェルノブイリ 86 への道を真っ直ぐに設定していた。オペレーター活動の単純化された考えが植え付けられ、原子力発電所を運転するリスクは過小評価されていました。
チェルノブイリ事故の影響に関する国家専門家委員会のメンバーは、1990 年に次のように述べています。 どのエラーが私たちの経験不足によるもので、どのエラーが実際に真実を隠蔽するための意図的な試みであったかを判断することが不可欠です。」
1986年のチェルノブイリ事故
テスト計画の誤り
25 年 1986 月 4 日、チェルノブイリ NPP の XNUMX 基目 (チェルノブイリ XNUMX) は、定期保守の準備が行われていました。 計画は、ユニットをシャットダウンし、通常の電源から完全に電力を奪われた、作動しない安全システムを含む実験を行うことでした. このテストは実施されるべきだった 最初のチェルノブイリ 4 起動。 しかし、国家委員会はユニットの立ち上げを急いでいたため、いくつかの「重要でない」テストを無期限に延期することにしました。 受入証明書は 1982 年末に署名されました。したがって、副主任技術者は、完全に非アクティブなユニットを前提とした以前の計画に従って行動していました。 彼のテストの計画とタイミングは、この暗黙の仮定に従って進められました。 このテストは決して彼自身のイニシアチブで実施されたものではありません。
テストのプログラムは、チーフ エンジニアによって承認されました。 テスト中の出力は、タービン ローターのランダウン エネルギー (慣性誘導回転中) から生成されると想定されていました。 回転中のローターは、非常時に使用できる発電を提供します。 原子力発電所で電力が完全に失われると、炉心内の冷却材循環を提供するポンプを含むすべての機構が停止し、炉心メルトダウンという重大な事故につながります。 上記の実験は、他の利用可能な手段 (タービンの慣性回転) を使用して発電する可能性をテストすることを目的としていました。 適切な手順が開発され、追加の安全対策が講じられている場合、稼働中のプラントでそのようなテストを実行することは禁止されていません。 プログラムは、テスト期間全体のバックアップ電源が提供されることを保証する必要があります。 言い換えれば、電力の損失は暗示されるだけで、決して実現されません。 試験は、原子炉が停止した後、つまり、「スクラム」ボタンが押され、吸収棒が炉心に挿入されたときにのみ実行できます。 これに先立って、原子炉は、少なくとも 28 ～ 30 本の吸収棒が炉心に挿入された状態で、操作手順で指定された反応度余裕で安定した制御状態にある必要があります。
チェルノブイリ発電所の主任技術者によって承認されたプログラムは、上記の要件のいずれも満たしていませんでした。 さらに、非常用炉心冷却系（ECCS）の停止を要求したため、試験期間全体（約1986時間）にわたってプラントの安全が脅かされました。 プログラムを開発する際、イニシエーターは ECCS をトリガーする可能性を考慮に入れました。 タービンが蒸気を必要としなくなったため、ブリードオフ方法はプログラムで指定されませんでした。 明らかに、関係者は原子炉物理学について完全に無知でした。 原子力発電の指導者たちには、明らかに同様に資格のない人々も含まれており、これは、上記の計画が XNUMX 年 XNUMX 月に責任ある当局に承認のために提出されたとき、彼らからまったくコメントされなかったという事実を説明するものです。 鈍い危機感も一因でした。 原子力技術を取り巻く秘密主義の政策により、原子力発電所は安全で信頼性が高く、その運転には事故がなかったという意見が形成されました。 しかし、このプログラムに対する公式の反応がなかったことは、チェルノブイリ原発の所長に危険の可能性を警告するものではありませんでした。 彼は、許可されていないにもかかわらず、認定されていないプログラムを使用してテストを続行することにしました。
テストプログラムの変更
テストを実行している間、担当者はプログラム自体に違反したため、事故の可能性がさらに高まりました。 チェルノブイリの人員は、1982 つの重大な誤りと違反を犯しました。 プログラムによると、ECCS は機能しなくなりました。これは、最も重大かつ致命的なエラーの XNUMX つです。 給水調節弁はあらかじめ切り離されてロックされていたため、手動で開くことさえできませんでした。 高温のコアに冷水が入ることによる熱衝撃を防ぐために、緊急冷却は意図的に停止されました。 この決定は、原子炉が持ちこたえるという確固たる信念に基づいていました。 原子炉への「信頼」は、比較的トラブルのない XNUMX 年間のプラント運転によって強化されました。 XNUMX 年 XNUMX 月に起きたチェルノブイリ原発の炉心部分メルトダウンという深刻な警告さえも無視されました。
テスト プログラムによると、ローターのランダウンは 700 ～ 1000 MW の出力レベルで実行されることになっていました。th (メガワットの火力)。 原子炉が停止していたので、そのようなランダウンが実行されるべきでしたが、別の悲惨な方法が選択されました: 原子炉がまだ稼働している状態でテストを続行することです。 これは、実験の「純度」を確保するために行われました。
特定の動作条件では、吸収ロッドのクラスターのローカル コントロールを変更またはオフにする必要があります。 これらのローカル システムの 30 つをオフにするとき (これを行う方法は、低出力操作の手順で指定されています)、上級原子炉制御エンジニアは、制御システムの不均衡を修正するのに時間がかかりました。 その結果、電力は XNUMX MW を下回りました。th 核分裂生成物原子炉中毒（キセノンとヨウ素による）につながった。 このような場合、テストを中断して中毒が治るまで 200 日待たずに正常な状態に戻すことはほぼ不可能です。 運用担当の副主任技術者は試験を中断したくなかったので、大声で制御室のオペレータに電力レベル（XNUMX MW で安定していた）を上げ始めるように強制しました。th）。 原子炉の被毒は続いたが、大出力の圧力管型原子炉 (RBMK) では 30 本の燃料棒しか使用できないため、これ以上の出力増加は許されなかった。 原子炉は、被毒を克服しようとして、反応度の安全マージンを維持するために必要な数本のロッドを引き抜いたため、実際には制御不能になり、爆発する可能性があり、スクラムシステムが無効になりました。 それにもかかわらず、テストを続行することが決定されました。 オペレーターの行動は、主にできるだけ早くテストを完了したいという願望によって動機付けられたようです。
反応器と吸収棒の不適切な設計による問題
事故の原因をよりよく理解するために、制御およびスクラムシステムの吸収棒の主な設計上の欠陥を指摘する必要があります。 コアの高さは 7 m で、ロッドの吸収長は 5 m で、その上下に 1 m の中空部分があります。 完全に挿入されたときにコアの下に入る吸収ロッドの下端は、グラファイトで満たされています。 このような設計では、制御棒が炉心に入り、続いて XNUMX メートルの中空部分が続き、最後に吸収部分が続きます。
チェルノブイリ 4 では、合計 211 本の吸収棒があり、そのうち 205 本が完全に引き出されました。 非常に多くのロッドを同時に再挿入すると、最初にグラファイトが終了し、中空部分がコアに入るため、最初は反応度のオーバーシュート (核分裂活動のピーク) が発生します。 安定した制御原子炉では、このようなバーストは心配する必要はありませんが、悪条件が組み合わさった場合、そのような追加は中性子原子炉の暴走を引き起こすため、致命的となる可能性があります。 初期の反応度増加の直接の原因は、炉心での水の沸騰の開始でした。 この初期の反応度の増加は、炉心設計に起因する正の蒸気ボイド係数という XNUMX つの特定の欠点を反映していました。 この設計上の欠陥は、オペレーターのエラーを引き起こす障害の XNUMX つです。
原子炉と吸収棒の重大な設計上の欠陥が、実際にチェルノブイリ事故を予見しました。 1975 年、レニングラード工場での事故の後、専門家は炉心設計の欠陥を考慮して、別の事故の可能性について警告しました。 チェルノブイリ事故の XNUMX か月前、クルスク発電所の安全検査官がモスクワに手紙を送り、主任研究者兼主任設計者に、原子炉と制御および保護システム ロッドの設計上の不備を指摘した。 しかし、国家原子力監督委員会は、彼の主張は根拠がないと述べた。
事故自体の経過
イベントの経過は次のとおりです。 原子炉冷却材ポンプのキャビテーションの開始により、炉心内の流量が減少し、圧力管内で冷却材が沸騰しました。 ちょうどその時、当直長がスクラムシステムのボタンを押した。 これにより、引き抜かれた制御棒とスクラム棒がすべて炉心に落下した。 しかし、最初にコアに入ったのはグラファイトとロッドの中空端であり、反応度の成長を引き起こしました。 そして、それらは集中的な蒸気生成の開始時にコアに入りました。 コア温度の上昇も同様の効果をもたらしました。 このように、コアにとって好ましくない XNUMX つの条件が組み合わされていました。 即座に原子炉の暴走が始まりました。 これは主に RBMK の全体的な設計上の欠陥によるものでした。 ここで、ECCS が機能しなくなり、施錠され、封印されていたことを思い出してください。
その後の出来事はよく知られています。 原子炉が損傷した。 燃料、グラファイト、およびその他の炉内コンポーネントの大部分が吹き飛ばされました。 損傷したユニットの近くの放射線レベルは 1,000 から 15,000 R/h に達しましたが、放射線レベルがかなり低い離れた場所や保護された場所がいくつかありました。
最初、職員は何が起こったのか理解できず、「ありえない！」と言い続けました。 すべてが適切に行われました。」
事故に関するソ連の報告に関連した人間工学的考察
1986 年夏の国際原子力協会 (IAEA) の会議でソ連の代表団が提出した報告書は、チェルノブイリの爆発に関する真実の情報を明らかに提供していたが、強調が適切な場所に置かれたかどうか、および設計が適切であったかどうかについては疑問が返ってきた。不備はあまり優しく扱われませんでした。 報告によると、職員の行動はできるだけ早くテストを完了したいという願望によって引き起こされました。 要員が試験の準備と実施の手順に違反し、試験プログラム自体に違反し、原子炉制御を行う際に不注意であったという事実から判断すると、運転員は原子炉内で行われているプロセスを十分に認識していなかったようです。そして危機感を完全に失った。 レポートによると：
原子炉の設計者は、設計された安全手段の意図的な停止と操作手順の違反が組み合わさった場合に事故を防ぐように設計された安全システムを提供することができませんでした。 したがって、事故の最初の原因は、プラントの人員による操作手順と条件の違反である可能性は非常に低いものでした。
報告書の最初のテキストでは、「プラントの人員」という言葉の後に「原子炉と制御および保護システムのロッドの設計上の欠陥を示した」というフレーズが続いていたことが判明しました。
設計者は、プラント制御に「賢い愚か者」が干渉する可能性は低いと考えたため、対応する設計された安全メカニズムを開発できませんでした。 設計者が実際の事象の組み合わせはありそうもないと考えたという報告書のフレーズを考えると、いくつかの疑問が生じます。 答えが肯定的である場合、それらはプラント設計でどのように考慮されましたか? 残念ながら、最初の質問に対する答えは否定的であり、ユーザーとマシンの相互作用の領域は未定のままです。 その結果、現場での緊急訓練と理論的および実践的な訓練は、主に基本的な制御アルゴリズム内で行われました。
原子力発電所のコンピュータ支援制御システムと制御室を設計するとき、人間工学は使用されませんでした。 特に重大な例として、炉心状態を示す重要なパラメータ、つまり炉心内の制御および保護システム棒の数が、認識および理解に不適切な方法でチェルノブイリ 4 の制御盤に表示されました。 この不十分さは、ディスプレイを解釈するオペレータの経験によってのみ克服されました。
プロジェクトの誤算と人的要因の無視により、遅延型爆弾が作成されました。 コアと制御システムの設計上の欠陥が、オペレーターによるさらなる誤動作の致命的な原因となったことを強調する必要があります。したがって、事故の主な原因は、ユーザーとマシンの相互作用の不適切な設計でした。 災害の調査官は、「チェルノブイリが私たちに教えてくれた教訓である、人間工学と人間と機械の相互作用への敬意」を求めました。 残念ながら、古いアプローチや固定観念を捨て去ることは困難です。
1976 年の早い時期に、アカデミックな PL Kapitza は、チェルノブイリの防止に関連する可能性のある理由から災害を予見していたようですが、彼の懸念が明らかになったのは 1989 年のことでした。1976 年 XNUMX 月、 米国のニュースと世界のレポート週刊ニュース誌は、カリフォルニア州のブラウンズ・フェリー原子力施設での火災に関するレポートを掲載しました。 カピッツァはこの事故を非常に懸念していたので、1976 年 XNUMX 月にストックホルムで発表された彼自身の報告書「地球規模の問題とエネルギー」で言及したほどです。カピッツァは特に次のように述べています。
この事故は、そのような事象の確率を計算するために使用される数学的方法の不十分さを浮き彫りにしました。これらの方法は、人的エラーによる確率を考慮していないからです。 この問題を解決するためには、原発事故を未然に防ぐための対策が必要です。
カピッツァは自分の論文を雑誌に掲載しようとした ナウカ・イ・ジズン (Science and Life) でしたが、「大衆を怖がらせる」ことは望ましくないという理由で論文は却下されました。 スウェーデンの雑誌 アンビオ 彼は Kapitza に論文を依頼しましたが、長期的にはそれも出版しませんでした。
科学アカデミーは、ソ連ではそのような事故はあり得ないことをカピツァに保証し、最終的な「証拠」として、出版されたばかりの原子力発電所の安全規則を彼に与えました。 これらのルールには、たとえば「8.1. 原子力事故の場合の人員の行動は、事故の影響に対処するための手順によって決定されます。」
チェルノブイリ後
チェルノブイリ事故の直接的または間接的な結果として、現在の原子力発電所の安全な運転を確保し、将来の原子力発電所の設計と建設を改善するための対策が開発され、実施されています。 特に、スクラムシステムの動作をより速くし、職員が故意に停止する可能性を排除するための措置が講じられました。 吸収棒のデザインが変更され、より多くのものが作られました。
さらに、異常状態に対するチェルノブイリ前の手順では、原子炉を運転し続けるようオペレータに指示していましたが、現在の手順では、原子炉を停止する必要があります。 基本的に言えば、実際には本質的に安全な新しい原子炉が開発されています。 確率論的安全分析や実験的安全ベンチ試験など、チェルノブイリ以前は無視されていたか存在しなかった新しい研究分野が出現しました。
しかし、元ソ連原子力産業大臣 V. Konovalov によると、原子力発電所の故障、停止、事故の数は依然として多い。 調査によると、これは主に、納入されたコンポーネントの品質の低さ、人的ミス、および設計およびエンジニアリング機関による不十分なソリューションによるものです。 建設と設置作業の品質も同様に望まれるものです。
さまざまな修正や設計変更が一般的になっています。 その結果、不十分なトレーニングと相まって、操作担当者の資格は低くなります。 職員は、プラント運転の経験に基づいて、仕事の過程で知識とスキルを向上させる必要があります。
人間工学の教訓はまだ学ぶべきです
最も効果的で洗練された安全制御システムでさえ、人的要因が考慮されていなければ、プラントの信頼性を提供することはできません。 原子力発電所の全連合科学研究所の職員の職業訓練のための作業が準備されており、この努力を大幅に拡大する計画があります。 ただし、ヒューマン エンジニアリングは、プラントの設計、建設、試験、および運用の不可欠な部分ではないことを認めておく必要があります。
旧ソ連原子力省は 1988 年に、1990 年から 2000 年にかけて、原子力発電所や企業からの人間工学の専門家に対する要求がなかったため、中等教育以上の教育を受けた人間工学の専門家は不要であるとの公式の調査に回答した。
この記事で言及されている問題の多くを解決するには、物理学者、設計者、産業技術者、操作担当者、人間工学、心理学、その他の分野の専門家が関与する共同研究開発を実施する必要があります。 このような共同作業の組織化には大きな困難が伴います。特に困難な点の XNUMX つは、原子力分野の「真実」に関する一部の科学者および科学者グループの独占が残っていることと、原子力発電所の運転に関する情報を運転担当者が独占していることです。 利用可能な包括的な情報がなければ、原子力発電所の人間工学的診断を行うことは不可能であり、必要に応じて、その欠点を排除する方法を提案し、事故を防止するための対策システムを開発することは不可能です。
旧ソビエト連邦の原子力発電所では、現在の診断、制御、コンピューター化の手段は、認められた国際基準からかけ離れています。 植物の制御方法は不必要に複雑で混乱を招きます。 人材育成の高度なプログラムはありません。 設計者によるプラント操作のサポートが不十分であり、操作マニュアルのフォーマットが非常に時代遅れです。
結論
1990 年 XNUMX 月、さらなる調査の後、XNUMX 人の元チェルノブイリ職員が任期満了前に刑務所から釈放されました。 しばらくして、投獄されていたすべての運用担当者が、指定された時間前に解放されました。 NPP の信頼性と安全性に携わる多くの人々は、たとえその正しい行動が爆発を引き起こしたとしても、今では人員が正しく行動したと信じています。 チェルノブイリの人員は、事故の予想外の規模に対して責任を負うことはできません。
災害の責任者を特定する試みにおいて、裁判所は主に、この場合、チェルノブイリ原子力発電所の設計者であった技術専門家の意見に依存しました。 このチェルノブイリ事故の結果として、もう XNUMX つの重要な教訓が学ばれます。NPP のような複雑な施設での災害に対する責任を特定するために使用される主要な法的文書が、これらの施設の設計者のみによって作成および変更された保守手順書のようなものである限り、災害の本当の理由を見つけたり、それらを回避するために必要なすべての予防措置を講じたりすることは、技術的に難しすぎます。
さらに、運用担当者は、災害時に保守手順を厳密に実行する必要があるのか、それとも、指示と矛盾したり、無意識のうちに災害の脅威に関連付けられたりする可能性がある知識、経験、または直感に従って行動する必要があるのか 、という疑問が残ります。厳罰。
残念なことに、「チェルノブイリ事故の責任は誰にあるのか?」という質問は、 清算されていません。 責任者は、開発エンジニアだけでなく、政治家、物理学者、管理者、オペレーターの中から探す必要があります。 チェルノブイリ事件のように単なる「スイッチマン」に有罪判決を下したり、1991 年にスモレンスクで事件に悩まされたユニットで行われたように、聖職者に NPP を聖水で聖化させたりすることは、NPP の安全で信頼できる運用を確保するための正しい手段ではありません。
チェルノブイリ事故は、二度と起こらないような不運な出来事にすぎないと考えている人は、人間の基本的な特徴の XNUMX つは、運転員だけでなく科学者やエンジニアも間違いを犯すということを認識しなければなりません。 技術的または産業的な分野でユーザーとマシンの相互作用に関する人間工学の原則を無視すると、より頻繁で深刻なエラーが発生します。
したがって、原子力発電所などの技術的設備は、重大な事故が発生する前にエラーの可能性を発見できるように設計する必要があります。 多くの人間工学的原則は、例えばインジケーターやコントロールの設計において、そもそもエラーを防止しようとして導き出されてきました。 しかし、今日でも世界中の多くの技術施設でこれらの原則が守られていません。
複雑な施設の運用担当者は、通常の運用だけでなく、通常の状態から逸脱した場合に必要な手順についても、高度な資格を持っている必要があります。 関連する物理学と技術を正しく理解することは、要員が危機的な状況下でより適切に対応するのに役立ちます。 このような資格は、集中的なトレーニングによってのみ取得できます。
あらゆる種類の技術的アプリケーションにおけるユーザーとマシンのインターフェースの絶え間ない改善は、多くの場合、軽微または重大な事故の結果として、ヒューマン エラーの問題、つまりユーザーとマシンの相互作用の問題が解決されていないことを示しています。 特に原子力などの非常に破壊力のある技術では、ユーザーとマシンの相互作用の信頼性を高めることを目的とした継続的な人間工学的研究と、得られた結果の結果としての適用が必要です。 チェルノブイリ事故は、科学者や技術者、管理者や政治家が、複雑な技術施設の設計と運用の過程で人間工学を取り入れる必要性を無視した場合に起こりうる重大な警告です。
IAEA 事務局長の Hans Blix は、この問題を重要な比較で強調しています。 戦争の問題は将軍だけに任せるには深刻すぎると言われてきました。 ブリックス氏は、「原子力の問題は、原子力の専門家だけに任せるには深刻すぎる」と付け加えた。
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