１９９９年９月３０日、ＪＣＯの核燃料加工施設内で核燃料を加工中に、ウラン溶液が臨界状態に達し核分裂連鎖反応が発生、この状態が約２０時間持続した。これにより、至近距離で中性子線を浴びた作業員３名中、２名が死亡、１名が重症となった他、６６７名の被曝者を出した。

　国際原子力事象評価尺度(INES)でレベル4（事業所外への大きなリスクを伴わない）の事故。

事故の推移

　９月３０日１０時３５分、転換試験棟で警報。１１時１５分、臨界事故の可能性ありとの第一報がＪＣＯから科学技術庁（当時）に入る。そして１１時５２分に被曝した作業員３名を搬送するため救急車が出動した。東海村から住民に対し屋内退避を呼びかける広報が始まったのは１２時３０分からである。

　テレビでは当時の内閣総理大臣・小渕恵三が周辺住民に向かって外出しないようにと呼びかけた。現地では事故現場から半径３５０ｍ以内の住民約４０世帯への避難要請、５００ｍ以内の住民への避難勧告、１０ｋｍ以内の住民１０万世帯（約３１万人）への屋内退避要請および換気装置停止の呼びかけ、現場周辺の県道、国道、常磐自動車道の閉鎖、ＪＲ東日本の常磐線水戸 - 日立間、水郡線水戸 - 常陸大子・常陸太田間の運転見合わせ、陸上自衛隊への災害派遣要請といった措置がとられた。１０ｋｍ圏内の屋内退避要請の発表は２０時３０分頃、その要請が解除されたのは翌１０月１日の１６時３０分頃だった。福島原発のような爆発事故が無かったので、放射線を発する微粒子などの散逸が無く、核分裂連鎖反応が停止すると、放射線の外部放出が止まるので、事故発生後３０時間で避難要請や屋内退避要請はすべて解除されたのだった。

事故の原因

　本事故の原因は、旧動燃が発注した高速増殖炉の研究炉「常陽」用核燃料の加工を担うＪＣＯのずさんな作業工程管理にあった。

　ＪＣＯは燃料加工の工程において、国の管理規定に沿った正規マニュアルではなく「裏マニュアル」を運用していた。一例をあげると、原料であるウラン化合物の粉末を溶解する工程では正規マニュアルでは「溶解塔」という装置を使用するという手順だったが、裏マニュアルではステンレス製バケツを用いた手順に改変されていた。事故当日はこの裏マニュアルをも改悪した手順で作業がなされていた。具体的には、最終工程である製品の均質化作業で、臨界状態に至らないよう形状制限がなされた容器を使用するべきところを、作業の効率化を図るため、別の、背丈が低く内径の広い、冷却水のジャケットに包まれた容器（沈殿槽）に変更していた。

　その結果、濃縮度１８．８％の硝酸ウラン水溶液を不当に大量に貯蔵した容器の周りにある冷却水が中性子の反射材となって溶液が臨界状態となり、中性子線等の放射線が大量に放射された。これは制御不能の原子炉が出現したようなものである。ステンレスバケツで溶液を扱っていた作業員の一人は、「約１６ｋｇのウラン溶液を溶解槽に移している時に青い光が出た」と語った。臨界状態を終息させる作業は、ＪＣＯ職員が数回に分けて内部に突入して、冷却水を抜いたりホウ酸を投入するなどの作業を行い、連鎖反応を止めることに成功して事故は終息した。中性子線量が検出限界以下になったのが確認されたのは、臨界状態の開始から２０時間経った翌１０月１日の６時３０分頃だった。

　注記）ウランが核分裂を起こした時放出する放射線の主なものにアルファ線､ベータ線､ガンマ線､中性子線がある｡

　●アルファ線はヘリウム（原子番号２の元素）の原子核で、透過力が弱く、紙や数センチメートルの空気で遮ることができる。皮膚にアルファ線を受けても体内に入ることは無い。しかし、口などからアルファ線を出す放射性物質が体内に入ると、その周囲の細胞は重大な損傷を受ける。

　●べータ線は電子で、厚さ数ミリメートルのアルミニウムで遮ることができる。

　●ガンマ線は光や電波のような電磁波の一つで、透過力が強く、遮るには厚い鉛、コンクリートが必要。

　●中性子線は、原子核が核分裂を起こしたときに放出される中性子である。中性子線は透過力が強く、遮るには水やコンクリートの厚い壁が必要。この事故では、作業者は強い中性子線に被曝したのである。

事故被爆者

　この事故では３名の作業員が１グレイ（推定１シーベルト＝１０００ミリシーベルト）以上の多量の放射線（中性子線）を浴びた。作業員らはヘリコプターで放射線医学総合研究所へ搬送され、うち２名は造血細胞の移植の関係から東大病院に転院し集中治療がなされた。３名の治療経過や本事故において被曝した者の経過などは、それぞれ以下の通り。

　●１６〜２０グレイ（推定１６〜２０シーベルト以上）の被曝をした作業員A（当時３５歳）は染色体が破壊され、新しい細胞ができない状態となる。まず白血球が生成されなくなったため、実妹から提供された造血細胞の移植が行われ成功したものの、経過と共にその細胞の染色体にも異常が発見され、一旦増加の傾向をみせた白血球数が再び減少に転じた。事故から約２ヵ月後、この作業員は心停止状態に陥った後に蘇生したものの、心肺停止によるダメージから臓器の機能が著しく低下、最終的に治療手段が無くなり、事故から８３日後の１９９９年１２月２１日、多臓器不全により死亡した。

　●６〜１０グレイ（推定６〜１０シーベルト）の被曝をした作業員B（当時４０歳）は、造血細胞の移植が一定の成果をあげ、一時は警察の本事故捜査員への証言を行うまでに回復した。しかしその後容態が急変し、事故から２１１日後の翌２０００年４月２７日に多臓器不全で死亡した。

　●推定１〜４．５グレイ（推定１〜４．５シーベルト）の被曝をした作業員C（当時５４歳）は、一時白血球数がゼロになったが、放医研の無菌室において骨髄移植を受け回復。１２月２０日に放医研を退院した。４０００ミリシーベルト（４シーベルト）の被曝を短時間にすると、死亡すると言われているが、この方は奇跡的に生き延びたのであった。

　●臨界状態を収束させるための作業を行った関係者７人が年間許容線量を越える被曝をし、事故の内容を十分知らされずに、被曝した作業員を搬送すべく駆け付けた救急隊員３人が２次被曝を受けた。被曝被害者の受けた最高被曝線量は最大１２０ミリシーベルト、５０ミリシーベルトを超えたものは６名だった。さらに周辺住民２０７名への中性子線等の被曝も起こった。最大は２５ミリシーベルトで、年間被曝線量限度の１ミリシーベルト以上の被曝者は１１２名だった。被曝者総数は、事故調査委員会で認定されただけで６６７名（〜２０００年４月）であった。

被爆者の治療

　●短時間のうちに全身への８グレイ以上（推定８シーベルト以上）の被曝をした場合には、最新の医療でもほとんど手の施しようがなく、当初から回復は絶望視されていた。また致死量は６〜７シーベルトとされる。

　●医学的には、近代医学による被曝者治療の貴重な臨床例となった。特に国内ではこのような大量の放射線被曝をした患者の治療自体が初めてで、治療に当たった医師団も毎日のように発生する新しい症状に試行錯誤をしながらの治療だったと証言している。