30 września 1999 roku o godzinie 10:35 w zakładzie przetwórstwa paliwa jądrowego JCO w Tokaimurze doszło do pierwszego w historii Japonii wypadku krytycznościowego, zaklasyfikowanego na 4. poziom w międzynarodowej skali zdarzeń jądrowych i radiologicznych (INES). W zwykłym stalowym zbiorniku chemicznym zapoczątkowano samopodtrzymującą się reakcję łańcuchową. Katastrofa nie była rezultatem nagłej awarii technicznej ani defektu aparatury, lecz konsekwencją wieloletniego, systemowego łamania procedur bezpieczeństwa pod presją redukcji kosztów i skracania czasu produkcji. Aby przyspieszyć proces przygotowania paliwa dla eksperymentalnego reaktora powielającego Jōyō, pracownicy całkowicie pominęli wymogi tzw. bezpiecznej geometrii. Zamiast użyć zaprojektowanej do tego celu, wąskiej kolumny buforowej, z której neutrony swobodnie uciekają na zewnątrz, roztwór azotanu uranylu wlewano ręcznie za pomocą zwykłych metalowych wiaderek bezpośrednio do szerokiego zbiornika strąceniowego z mieszadłem. Do kadzi trafiło łącznie 16,6 kg uranu wzbogaconego do 18,8%, co stanowiło niemal siedmiokrotne przekroczenie rygorystycznego limitu masowego wynoszącego zaledwie 2,4 kg na jedną porcję.
Struktura instalacji stworzyła bezwzględną pułapkę fizyczną. Woda obecna w roztworze odegrała rolę moderatora, drastycznie spowalniając prędkie neutrony i zwiększając prawdopodobieństwo kolejnych rozszczepień, natomiast woda krążąca w zewnętrznym płaszczu chłodzącym zbiornika zadziałała jak reflektor, odbijając uciekające cząstki z powrotem do rdzenia zawiesiny. W momencie wlewania siódmej porcji układ osiągnął stan nadkrytyczny. Błękitny błysk promieniowania Czerenkowa dał znać o powstaniu nieosłoniętego, prowizorycznego reaktora, który emitował zabójcze promieniowanie neutronowe oraz gamma przez blisko 20 godzin. Reakcję udało się ostatecznie wygasić dopiero nazajutrz, gdy ratownicy, ryzykując życie, spuścili wodę z płaszcza chłodzącego i wtłoczyli do wnętrza zbiornika roztwór kwasu borowego.
Chociaż wypadek nie doprowadził do wybuchu ani rozległego skażenia terenu cząstkami promieniotwórczymi, bezpośrednie promieniowanie uderzyło z pełną siłą w trójkę operatorów stojących tuż przy instalacji. 35-letni Hisashi Ouchi przyjął ekstremalną dawkę szacowaną na 16–20 GyEq (ok. 17 Sv). Promieniowanie doszczętnie rozbiło jego kod DNA, trwale pozbawiając organizm zdolności do podziału i regeneracji komórek oraz niszcząc układ odpornościowy. Mimo wdrożenia bezprecedensowych, pionierskich procedur medycznych, w tym przeszczepu komórek macierzystych od rodzeństwa, Ouchi zmarł w męczarniach po 83 dniach. Jego współpracownik, 39-letni Masato Shinohara, który pochłonąwszy dawkę rzędu 6–10 GyEq zmagał się z rozległą martwicą tkanek, zmarł po 211 dniach w wyniku niewydolności wielonarządowej i powikłań infekcyjnych. Trzeci z pracowników, kierujący zmianą Yutaka Yokokawa, otrzymał dawkę około 3 Gy, doznał ciężkiego uszkodzenia szpiku kostnego i po wielomiesięcznej hospitalizacji zdołał opuścić szpital.
Wydarzenia w Tokaimurze zburzyły pielęgnowany przez dekady mit o bezwzględnej niezawodności i bezpieczeństwie japońskiego sektora jądrowego, wywołując daleko idące konsekwencje prawne oraz systemowe. Po raz pierwszy w historii kraju rząd cofnął operatorowi – spółce JCO – licencję na prowadzenie działalności w branży nuklearnej. Sześciu przedstawicieli kierownictwa zakładu zostało skazanych przez sąd za rażące niedbalstwo zawodowe, a koncern zmuszono do wypłaty ponad 12,7 miliarda jenów odszkodowań okolicznym mieszkańcom i podmiotom gospodarczym dotkniętym ewakuacją oraz paraliżem regionu. Władze zreformowały prawo, wprowadzając rygorystyczną ustawę o zarządzaniu kryzysowym i stały, niezapowiedziany nadzór państwowych inspektorów w zakładach przetwórstwa paliw. Katastrofa ta na stałe weszła do podręczników inżynierii bezpieczeństwa jako najbardziej jaskrawy przykład tzw. normalizacji odstępstw – psychologicznego i organizacyjnego zjawiska, w którym codzienne, z pozoru nieszkodliwe drogi na skróty doprowadziły ostatecznie do frontalnego zderzenia z nieubłaganymi prawami fizyki.
