Aquel día, durante una prueba en la que se simulaba un corte de suministro eléctrico, un aumento súbito de potencia en el reactor 4 de esta central nuclear, produjo el sobrecalentamiento del núcleo del reactor nuclear, lo que terminó provocando la explosión del hidrógeno acumulado en su interior. La cantidad dedióxido de uranio, carburo de boro, óxido de europio, erbio, aleaciones de circonio y grafito expulsados materiales radiactivos y/o tóxicos que se estimó fue unas 500 veces mayor que el liberado por la bomba atómica arrojada en Hiroshima en 1945, causó directamente la muerte de 31 personas y forzó al gobierno de la Unión Soviética a la evacuación inmediata de 116 000 personas provocando una alarma internacional al detectarse radiactividad en, al menos, 13 países de Europa central y oriental.
Después del accidente, se inició un proceso masivo de descontaminación, contención y mitigación que desempeñaron aproximadamente 600000 personas denominadas liquidadores en las zonas circundantes al lugar del accidente y se aisló un área de 30 km cuadrados alrededor de la central nuclear conocida como Zona de alienación, que sigue aún vigente. Solo una pequeña parte de los liquidadores se vieron expuestos a altos índices de radiactividad. Los trabajos de contención sobre el reactor afectado evitaron una segunda explosión de consecuencias dramáticas que podría haber dejado inhabitable a toda Europa.
Dos personas, empleados de la planta, murieron como consecuencia directa de la explosión esa misma noche y 31 en los 3 meses siguientes. 1 000 personas recibieron grandes dosis de radiación durante el primer día después del accidente, 200 000 personas recibieron alrededor de 100 mSv, 20 000 cerca de 250 mSv y algunos 500 mSv. En total, 600 000 personas recibieron dosis de radiación por los trabajos de descontaminación posteriores al accidente. 5 000 000 de personas vivieron en áreas contaminadas y 400 000 en áreas gravemente contaminadas, hasta hoy no existen trabajos concluyentes sobre la incidencia real, y no teórica, de este accidente en la mortalidad poblacional.
Tras prolongadas negociaciones con el gobierno ucraniano, la comunidad internacional financió los costes del cierre definitivo de la central, completado en diciembre de 2000. Inmediatamente después del accidente se construyó un "sarcófago", para aislar el exterior del interior, que se ha visto degradado en el tiempo por diversos fenómenos naturales por lo que corre riesgo de desplomarse. Desde 2004 se lleva a cabo la construcción de un nuevo sarcófago para el reactor. El resto de reactores de la central están cerrados.
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