1999年9月30日，日本东海村JCO公司的一座铀转换厂发生了核临界事故。事故发生后，日本政府立即启动了全国应急响应系统，并成立了应急领导小组和专家评价组。该事故引起国际有关组织的关注，国际原子能机构立即派遣了几位专家到事故现场进行了调查，事故主要原因是人为错误以及严重违背核安全原则。根据事故后果，将这次事故定级为4级，即事故后果仅限于厂区内。
发生事故的工厂是日本JCO公司所属的第三铀转化厂，9月30日上午10点35分，该厂工人违反安全操作程序，把富集度18.8%的铀溶液（相当于含16公斤铀）直接倒入沉淀槽中（沉淀槽容纳这一富集度铀的最大操作量限定为2.4公斤，其临界质量为5.5公斤），由于倒入沉淀槽中的铀量超过其临界质量的2.9倍，因而当即产生蓝白色的闪光，发生了自持链式反应。此时现场产生了γ和中子辐射，γ监测器开始报警。此次临界事故使现场93名工作人员受到不同程度的γ外照射和中子照射。其中1人于12月21日死亡。
这次事故属于IAEA事故分级表中的第4级，没有造成工厂外的污染，没有产生显著的放射性释放。临界事故中有少量的放射性惰性气体和碘元素从厂房排风中排放出来。在采取措施使临界反应停止之后，工厂周围监测点的中子辐照及γ辐射剂量率均恢复到正常数值。
在处置此次核临界事故中，日本有关应急机构采取了一系列应急措施，及时地控制事故的扩大，缓解并扼制了临界反应，最大限度地减少事故的后果和危害。
JCO工厂发生临界事故8分钟后地方应急部门收到JCO的报告，3分钟后应急人员到达现场。事故发生44分钟后，日本科技厅接到事故报告，成立应急对策指挥部，紧急召集有关部门专家会议，研究事故情况、提出处理方案和办法。事故发生2.5小时后，成立了以科技厅长官为首的政府对策指挥部。事故发生10小时后，日本政府成立了以首相为首的特别工作组处理这次临界事故。当日晚23点，特别工作组决定排出沉淀槽冷却夹套中的冷却水，次日凌晨，完成排出冷却水的工作并通氩气将冷却水排完，还向沉淀槽充入硼酸溶液使其处于亚临界状态。
紧急监测厂界周围的环境，并采取居民撤离措施。事故发生后1小时，厂界周围γ剂量率为正常值的4倍，因此决定撤离厂区周围350米范围内的居民，共39家161人。根据剂量率情况，要求厂房周围10公里范围内的居民（30万人）隐居家中，不要出门，同时关闭了10公里以内的学校和医院，停止收割此范围的农作物和蔬菜。
次日临界反应停止后，通过对周围环境的监测和评估（固定点测量与流动车测量），确认中子剂量率与γ剂量率已降到监测限值以下，政府特别工作组宣布解除撤离居民、隐蔽居民以及停止收割农作物及蔬菜的命令，宣布核设施周围环境不会妨碍人们的日常生活，一切恢复正常状态。
在处理事故过程中，日本政府及相关省厅部门也采取了相应的行动，均成立了应急特别工作组参与应急处理工作。警察厅负责指导居民撤离、实施和解除交通控制；防卫厅派出自卫队官兵、防化车及去污车；科技厅成立特别工作组，组织专家提供技术建议，并提供屏蔽材料、防护材料、辐射测量仪器、仪表等；环境厅承担工厂周围环境监测任务；国土厅在防灾局内成立信息与灾害措施办公室，为实施防灾计划行动提供帮助；文部省于事故当日关闭事故地点附近的中小学校，其所属医务部门为来自受影响区域的94人进行医学检查，并支援医生及护士；厚生省为有关人员进行健康检查，并确保饮水和食物的安全；农林水产省掌握受影响地区的农、林、渔的放射性污染的真实情况，并分析和确认其安全程度；通产省设立了核事故合作与信息中心，并提供监测车辆和设备材料，派出20名工作人员协助现场做应急处理工作，组织由政府资助的金融机构为中小企业申请灾害救济款等。另外运输省、海上保安厅、气象厅、邮政省、劳动省、建设省、消防厅、外务省等部门都为处理此次事故提供与本部门业务工作相关的各种支持和协助。