臨界事故是核反應堆發生鏈式反應導致功率失常激增引起的事故。事故中濃縮鈾或钚等裂變材料中的鏈式反應能產生強烈的中子輻射，對人類傷害極大，并且會在周圍環境中引發感生放射性。臨界或超臨界核裂變一般發生在反應堆堆芯內部或實驗中。

“戈黛瓦夫人”(Lady Godiva assembly)安全運行時的狀態

雖然臨界事故危害較大，但是它一般達不到原子彈的設計條件，因此一般不會引發核爆炸。核反應產生的熱量可能會讓核材料膨脹，因此幾秒之后材料又將處于亞臨界狀態，反應停止。在原子能的發展歷程中，在反應堆外收集核裂變材料的時候曾經發生過60次臨界事故，其中一些事故導致離事發地點較近的人員因接受了過量的輻射而死亡。不過，沒有一起事故引起過爆炸。

1954年2月的事故對支撐桿造成的損壞。注意兩幅圖中的設備的不同之處。

事故原因

把鈾或钚的單質、化合物或溶液混合起來，就有可能引發臨界事故。決定混合物是否達到臨界點(即是否發生臨界反應)的因素包括：同位素的比例;材料的形狀;溶液的化學組成;化合物或合金的類別;復合材料和周圍材料。 預測材料達到臨界狀態的可能性的計算較復雜，因此民用和軍用核設施都需要專人監控，以避免發生臨界反應。

臨界事故大致可分為兩類。

1、操作事故，操作中所有的預防措施都失效的時候就會發生。

2、反應堆事故，反應堆失去控制，達到臨界條件。根據反應的發展過程，可以把事故分為

四個類型：

一、瞬間發生，迅速達到臨界條件的事故

二、只在短時間達到臨界條件的事故

三、潛在事故

四、穩定發展的事故

可見現象：

1、藍色輝光

(區別于電離空氣輝光) 許多臨界事故的發生都伴隨這一道藍色的輝光，能瞬間加熱周圍的物體。這種藍色閃光(或者說輝光)常常被誤以為是切連科夫輻射，因為這兩種現象發出的閃光顏色相似，然而這僅僅是一個巧合。

圖中的藍光是一束被加速的粒子流(可能是氫核或者是氘核)電離周圍空氣產生的

臨界事故發生的藍色輝光是空氣中被電離的激發態原子(或分子)回到非激發態的時候發出的光譜，主要是氧氣和氮氣產生的。因此空氣中會產生電火花，甚至形成淡藍色的閃電。切連科夫輻射產生的藍光和被電離的空氣發出的藍光顏色非常相似，但這只是一個巧合，它們的形成原理差異很大。值得強調的是，據說臭氧的氣味就是切爾諾貝利的液化器周圍環境輻射過高的信號。 切連科夫輻射可能發出大量藍光的唯一情況是，在后處理工廠里，高密度媒介(例如水和硝酸鈾酰)中達到了臨界條件。而且這只有在容器透明或者被打開的時候才能被觀察到。

2、放熱

一些經歷過臨界事故的人報告感覺到了“一股熱浪”。不過我們仍不清楚這是對剛才發生的恐怖事件的一種心理反應，還是事故釋放出的大量能量引發的一種確實存在的物理熱效應(或者是非熱能信號觸發了皮膚中的熱感受器)。例如，當路易斯·斯洛廷發生事故的時候大約發生了3×1015次裂變，但這產生的能量只能讓皮膚溫度上升百分之幾度，但當時钚球中積累的能量大約有80kJ，足以把一個重6.2kg的钚球溫度上升大約100℃(钚的比熱大約為0.13 J·g−1·K−1)。金屬的熱輻射足以讓附近的人感覺到溫度上升。這個解釋卻不足以解釋臨界事故的受害者們的感受，因為離钚球幾英尺遠的人也感覺到了熱。也有可能是電離輻射在細胞水平上造成的電離損傷和自由基的形成損壞了組織，使人感覺到灼熱。

钚球被能反射中子的碳化鎢鎢裹，這是哈里·達利安在1945年進行的實驗的場景重現

還有一種可能的解釋是，產生熱量的現象是在對藍色輝光進行觀察之后推理出來的。一份關于所有臨界事故的目擊報告顯示，只有當出現藍色輝光的時候才有熱輻射。這也許暗示了這兩種現象之間存在聯系，而其中一種能被馬上觀察到。收集并分析周圍較稠密(未被電離)的空氣中的來自氮原子和氧原子的的輻射之后，人們發現大約30%的輻射處于紫外線波段，大約45%處于紅外線波段。由于皮膚能以熱量的形式感受到紅外線，而紫外線能引起曬傷，這很可能解釋了目擊者感覺到熱浪的原因。

斯洛廷事故的重現

斯洛廷事故的重現。在靠近手的地方有一個拇指洞的半球是鈹做的，鈹代替了“胖子”原子彈里填充的鈾。下面一個較大的半球是鋁做的。直徑3.5英寸(89mm)的钚就是“惡魔核心”(和導致了達利安事故的是同一個)，當時它在兩個半球中間，在外面可能看不見，不過可以根據旁邊兩個小的半球來想象它的尺寸。