臨界事故

臨界事故是指易裂變物質意外發生的自持或發散的中子鏈式反應所造成的能量和放射性物質釋放事件。在易裂變核素裂變釋放的中子中，99%以上是在裂變過程的瞬間釋放的，其餘千分之幾的中子，是在裂變後由某些裂變產物在延續達數分鐘時間內陸續放出的。

前一部分稱為瞬發中子，後一部分稱為緩發中子。當易裂變物質系統依靠包括瞬發和緩發在內的全部中子才能實現穩定的自持鏈式反應時，稱為緩發臨界；當易裂變物質系統僅依靠瞬發中子就能實現自持鏈式反應時，稱為瞬發臨界。

臨界事故對事故點周圍工作場所的污染程度主要取決於發生臨界事故的裝置或設備的具體情況和臨界事故的大小。在工廠已發生的臨界事故中，多數沒有造成污染。但對一些涉及溶液槽的臨界事故，由於在事故過程中有一些溶液噴灑出來，對事故點周圍的工作場所造成了一定程度的局部污染。事故所釋放出的惰性氣體和碘元素的放射性氣溶膠，也可能污染工作場所空氣。

臨界事故的裂變產物總量要小得多，即使一次事故產生的裂變產物全部釋放出來，也不會對環境和公眾造成危害。

反應堆外裂變材料系統達到臨界或者超臨界，構成臨界事故。發生臨界事故使工作人員的健康受到危害，事故處理造成人財物的浪費，還會造成不良的社會影響。在沒有裂變產物的情況下，臨界事故的可預見後果是十分有限的。雖然如此，不管臨界事故的後果如何，核臨界安全的目標仍然是不讓臨界事故發生。

對臨界事故有關的初始事件和停止機制的研究和了解，為限制這種不幸事件的發生頻率和後果提供了可能。雖然與臨界實驗和小反應堆事故有關的死亡人數12人比與處理易裂變材料事故有關的死亡人數9人要多，但似乎易裂變材料處理活動安全性問題更受關注。原因可能是因為處理工廠中受照人數更多、設施停工的經濟影響更大，同時對運行在近臨界或臨界狀態的系統（臨界實驗和小反應堆）的可能存在的事故風險以及後果認知更清楚。

核臨界事故的主要危險是瞬發射線的外照射，它可使工作人員受到大劑量照射，致使工作人員傷亡。

世界上第一個死於中子輻射的人叫：HarryK.Daghlian，1945年8月21日，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家小哈里·K·達利安不小心把一塊碳化鎢掉到一個鈈球上，使系統達到了臨界。小哈里·K·達利安接受了致死劑量的輻射，這也是已知的第一起導致了死亡的臨界事故。據計算他受到510雷姆（5.1西弗）的中子輻射照射。

發生臨界事故一般不會對環境和公眾產生影響，但是最近的一次臨界事故——JCO臨界事故是唯一的例外，造成了在廠界外可測量的裂變產物污染，使公眾受到了可測量的照射，180人受到5mSv以下的照射，20人受到5mSv～25mSv的照射，這也是長期的臨界安全的良好記錄，淡化了管理者和操作者的臨界安全意識，如JCO臨界事故的原因除了違反運行規程外，有：（1）JCO的各層管理者和操作人員都不清楚可能影響臨界的因素；（2）公司為提高操作效率施加了壓力；（3）JCO公司和各管理層都想當然地認為臨界事故不是一個可信事件。

研究造成臨界事故的各種因素和條件，掌握裂變材料的特性和規律，防止臨界事故的發生，這就是常説的核臨界安全的研究，這是原子能領域一個重要的課題。

核臨界安全研究的首要目標就是防止臨界事故的發生，可能發生的事故是由下面六個方面造成的：

（1）操作者的失誤；

（2）工程上的失敗；

（3）實驗的事故；

（4）設計失誤；

（5）不可預知的因素；

（6）故意破壞和戰爭。

為了避免操作上的失誤和實驗事故，國內外都制定了相應的操作規範，如美國Pruvost和HughCPaxton共同制定的《核臨界安全導則》(NuclearCriticalitySafetyGuide)，由核臨界安全小組(NuclearCriticalitySafety,ESH-6)發行，這個導則據稱是從事近臨界實驗的研究者的聖經。國內也制定了標準GB15146《反應堆外易裂變材料的核臨界安全》。

一旦發生臨界事故，工作人員要立即撤離廠房；此類工作場所應設置超臨界報警儀表，但發出報警應立即按預先定好路線撤離,撤離後返回廠房探查事故點或使該系統可靠地恢復到臨界安全狀態,要十分小心地進行，不可魯莽行事。對進行此項工作的人員要嚴格進行培訓。

核燃料加工或處理工廠發生的核臨界事故向環境釋放的放射性及其影響是小的，不足以導致幾km範圍內的公眾撤離或隱蔽防護行動；但核臨界事故的瞬發γ和中子外照射可能對數百米範圍造成明顯廠外影響；但若在設計時就採取適當措施(如廠房設屏蔽牆，工廠不過分靠近居民區等)，則可以防範發生這種場外影響，從而可以不採取公眾應急防護行動。

在美國LosAlamos的TA18，1945年和1946年發生了兩次致命的臨界事故。Paxton堅持説如果按照安全程序進行操作，這兩次事故完全可以避免。他説：“實驗可以按照另外的方式進行，他們可以不用徒手進行操作，他們還應該採取保護措施。”另一方面，進行臨界安全的研究，還可以指導涉及到裂變材料的各種設計，減小發生臨界事故的概率。該事故的一次重組在1946年5月21日，斯洛廷(Louis Alexander Slotin)與七名同事對一場實驗進行操作，當中要把兩塊鈹（一種中子反射物料）制半球置於一鈈制核心的周圍，作為製造裂變反應的起始步驟。該實驗所用的核心正是照射達格利恩的那一顆6.2千克鈈制核心。斯洛廷一方面用左手經姆指孔抓緊鈹制的上半球，另一方面右手用螺絲刀維持着上下半球間的空隙，同一時間助手移走平常會用的填隙片。使用螺絲刀操作並不是實驗計劃的標準規定。

下午3時20分，螺絲刀滑落，導致鈹制上半球落下，引起“瞬發臨界”反應並釋放出一股硬性輻射。與此同時，房間裏的科學家們觀察到空氣被離子化所形成的“藍色熒光”，以及感覺到一股“熱浪”。此外，斯洛廷的口部感覺到酸味，左手感到被燒傷的劇痛。斯洛廷本能地向上急抽左手，將鈹制上半球拉起並把它掉到地上。他使自己被一股達致命劑量（約2100倫目，或21西弗）的中子及γ輻射曝曬，並於九天後死亡。（斯洛廷所受的輻射劑量相等於在原子彈爆發時距彈4800呎（1463米）時所受的輻射量。）

在臨界裝置的臨界事故的發生很多都是由於運行人員失誤：

（1）1949年LANL為了測量沸水堆上兩根控制棒聯動的下落時間，運行人員將兩根控制棒同時抽出（一人獨自操作反應性控制機構）。可以猜測，該運行人員對所採取的操作的意義和後果都不清楚。

（2）1952年發生在LANL的Jimima裝置上的臨界事故：兩個運行人員獨立地進行了錯誤的計算，且沒有作倍增因子倒數曲線。

（3）1953年俄羅斯聯邦核中心實驗物理研究所（RFNC-VNIIEF，也稱Sarov）的FKBN裝置上發生的事故：操作人員放置了錯誤的塞子，且沒有另外的人員檢查活性區的最終裝配狀態。

（4）20世紀50年代發生在LANL的LadyGodiva臨界裝置上的兩次事故是運行人員錯誤估算反應性造成的。

（5）1963年Sarov的MSKS裝置上發生的事故是操作人員在活性區已經裝配完成後，就地操作主安全塊合攏造成的。

（6）1965年發生在俄羅斯聯邦核中心技術物理研究所（RFNC-VNIITF）的FKBN裝置上的事故原因是操作人員對聚乙烯的反應性進行了錯誤估算，並沒有核對已知狀態。

（7）1997年Sarov的FKBN-2M上的臨界事故是操作人員對正在裝配的系統的狀態判斷錯誤並違反操作規程造成的。