抢救切尔诺贝利真相
点击此处查看视频福岛第一核电厂事故（日语：福島第一原子力発電所事故），是2011年3月11日日本宫城县东方外海发生矩震级规模9.0级大地震后所引起的一次核子事故，福岛第一核电厂因此次地震造成有炉芯熔毁危险的事故。 日本内阁官房长官枝野幸男向福岛第一核电站周边10千米内的居民发布紧急避难指示，要求他们紧急疏散，并要求3千米至10千米内居民处于准备状况。他表示：“因为核反应堆无法进行冷却，为以防万一，希望民众紧急避难。”接到指示后，福岛县发出通报，紧急疏散辐射半径20千米范围内的居民，撤离规模约一万四千人左右。同时此事件也是人类史上第一次在沿海地区发生核电厂意外的事件，其相关的核污染对于整个太平洋及沿岸国家城市的影响仍待观察统计。
4月12日，日本原子力安全保安院（简称“保安院”）（Nuclear and Industrial Safety Agency，简称“NISA”）将本次事故升至最高的第七级，是国际核事件分级表（International Nuclear Event Scale）中第二个被评为第七级事件的事故。网上曾流传，有科学家建议国际原子能总署将本次事故升至新设的第八级，以反映福岛核事故的严重性。
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2011年3月11日14时46分，日本本州岛东北海岸发生9.0级地震，造成在2、3、5号机测到的最大地表加速度分别为0.56、0.52、0.56 g（5.50、5.07、5.48 m/s2） ，超过了设计容限0.45、0.45、0.46 g (4.38、4.41、4.52 m/s2)，但在1、4、7号机测到的数据低于设计容限。福岛第一核电厂原本设计只能抵挡7.0级地震，并没有考虑到会遭遇到这么大的海啸冲击[8][9]。大地震发生时，1、2、3号机正在运转，4、5、6号机早已停机做定期检查。当地震被检测到时，1、2、3号机执行了自动停机程序。
在反应炉自动停机后，厂内发电功能立即停止[13]。正常情况下，核电场可以利用厂外电源驱动冷却和控制系统，但是地震对电力网造成大规模破坏。因此，只好倚赖区内的13台紧急柴油发电机组驱动冷却系统。但是接踵而至的15米大海啸越过厂区的5.7米海堤，淹没了地势较低的柴油发电机组。在15时41分，一共有12台紧急发电机中止运转，供给反应炉的交流电源即告失效。这时，遵守法律规定，东京电力公司立刻通知政府当局，宣布进入“一级紧急状态”。
在柴油发电机组失效后，供电给控制系统的电池只能维持8小时。东电从其它发电场运来了电池和移动式发电机。但是，由于路况不佳，遭到严重耽搁，第一台移动式发电机在21时正抵达。通常情况下，发电机可以接到地下室的电源开关，但是当时地下室已被海啸淹没。所以，一直到12日15时4分，员工还在努力连接移动式发电机到水泵的工作。
16日，东电表示，工作人员正在连夜加班赶工，希望能够尽快从厂外输电网络连接电缆至2号机。在核电场电源中断九天之后，20日15时46分，2号机终又恢复通电。
反应堆状况总汇
由日本原子力产业协会（Japan Atomic Industrial Forum）提供数据。
反应堆状况（5月18日12:00）[22] 1 2 3 4 5 6
输出功率 (兆瓦) 460 784 784 784 784 1100
反应堆类型 BWR-3 BWR-4 BWR-4 BWR-4 BWR-4 BWR-5
地震时状态 工作中⇒自动停机 工作中⇒自动停机 工作中⇒自动停机 定期检修中 定期检修中 定期检修中
炉芯燃料完整性（装填燃料数） 大部分受损注4（400件） 受损35%注1（548件） 受损30%注1（548件） 无燃料（已转送乏燃料池） 正常（548件） 正常（764件）
反应堆压力容器完整性 应该受损 未知 未知 安全 安全 安全
容器完整性 应该受损 应该受损 安全（推测） 安全 安全 安全
核心冷却系统 1 (/RHR)
需接入交流电源的冷却系统（以注入大量淡水冷却） 无法工作 无法工作 无法工作 不需要 能够工作 能够工作
核心冷却系统 2 (/MUWC)
无需交流电源的冷却系统（基于热交换的冷却） 无法工作 无法工作 无法工作 不需要 运行中(冷关机) 运行中(冷关机)
反应堆厂房 严重受损（氢气爆炸） 部分敞开 严重受损（氢气爆炸） 严重受损（氢气爆炸） 开洞预防氢气累积 开洞预防氢气累积
压力容器水位 低于燃料棒底端 燃料棒露出（部分乃至全部） 燃料棒露出（部分乃至全部） 安全 安全 安全
压力容器的压力/温度 压力：逐步增加中；温度：增加后略为降低 未知/稳定 未知/增加中 安全 安全 安全
围阻体压力 增加后略有下降 稳定 稳定 安全 安全 安全
向燃料棒注水 进行中（改用纯水） 进行中（改用纯水） 进行中（改用纯水） 不需要 不需要 不需要
向围阻体注水 注水直到填满围阻体（4/27开始） 注水直到填满围阻体（预定） 注水直到填满围阻体（预定） 不需要 不需要 不需要
释放压力 暂时停止 暂时停止 暂时停止 不需要 不需要 不需要
乏燃料储存池（储存数） 不明（292件） 不明（587件） 可能受损（514件） 应该受损注3（1331件） 正常（946体） 正常（876体）
乏燃料储存池冷却系统 注水中（纯水） 注水中（改用纯水） 注水中（改用纯水） 注水中（改用纯水），3/15发生氢气爆炸 机能已回复 机能已回复
中央控制室居留、操作性 丧失交流电源，恶化（中央控制室照明及监控已恢复） 丧失交流电源，恶化（中央控制室照明及监控已恢复） 完好（推测）
环境污染：核电厂状态 福岛第一核电厂正门43微希沃特/小时（5月12日11时30分）
事务本馆南边396微希沃特/小时，西门15微希沃特/小时（5月16日00时00分）
核电厂附近的海水已被具有放射性的碘、铯、钌、碲所污染（3月26日）
二号发电机涡轮组地下室和建筑物外铺设管道之隧道的积水测出超过1000毫希沃特之辐射（3月27日）
福岛第一核电厂周围土壤在三月21、22、25、28日测出微量钚，但含量极少，不会对人体造成伤害（3月28日）
涡轮机组之地下水检测出辐射污染（3月30日）
核电厂附近海水中检测出超标4,385倍的碘-131（3月31日）
超过1000毫希沃特/小时的受污染海水已经从混凝土结构之裂缝渗出并流至海中（4月02日）
东京电力公司和文部科学省已经扩大海水检测范围（4月04日）
超标750万倍的碘-131从4月2日发现之受污染海水中测出。（4月05日）
在投入硬化剂后，4月2日所发现之渗水情形已经确认停止（4月06日）
为了让上述之高污染海水有存放空间，约一万吨之低污染海水从4月04日开始陆续排放至海中，
东京电力公司表示若每日食用在核电厂周围所捕获的渔获或海带等持续一年，将会受到每年自然辐射接收量之25%（4月04日）
具放射性且比平均值高100-1000倍的碘和铯在距离核电厂15-20千米、15-20米深的海床抽验出来。（5月4日）
环境污染：对人类的影响 福岛产牛奶，茨城、福岛、栃木、群马产菠菜等中检测出超过食品卫生法暂时规定的放射能（3月22日）
福岛县周围生产的牛奶和其他农产品中测出超标的碘，因此日本政府发出命令，限制部分地区部分产品的输出（3月21日）及输入（3月23日）
福岛和邻近地区之牛奶和农产品中检测出超过食品卫生法暂定规定的放射性污染（3月26日）
包含东京在内的部分县市的自来水已被具有放射性的碘所污染（3月21日至3月27日）
4月04日于茨城县外海所捕获的小型鱼种检测出超标之放射性铯元素（4月05日）
日本政府决定将蔬菜之碘检测标准暂时套用于渔获的检测标准（4月05日）
紧急撤离命令 3月11日21时23分：半径3千米内居民应撤离，半径10千米内居民应待于屋中
3月12日05时44分：半径10千米内居民应撤离
3月12日18时25分：半径20千米内居民应撤离
3月15日11时00分：半径20至30千米内居民应待于屋中
3月25日11时30分：半径20至30千米内居民应考虑撤离
4月11日：年辐射量在20毫希沃特以上之地区的居民应在一个月内撤离，其余地区应做好随时撤离之准备
4月22日：半径20千米内被列为禁区，无故进入会被检控(预计2012年缩小为3km)
※日本国科会建议政府应修订现行的放射性危机疏散办法。原本为当辐射水平在任何灾害发生后一周
达到50毫希沃特时才会开始疏散，以防止居民接触到每年20毫希沃特之辐射量。
国际核事件分级 日本核工业安全局评估福岛第一核电站的第一至三机组为等级7 注2
从福岛第一核电站放出的放射性污染已达到被列为7级的水平。释放到环境中总污染量已经是切尔诺贝利事故的十分之一。
在第一、二、三发电机进行灌救的临时水泵已改用纯水灌救核心部分
由于运水车不足，清除1~3号机的受污染之污水的进度缓慢（3月30日）
NISA表示，二、三号机核心可能已经破裂，造成受污染空气外泄（3月30日）
东电开始对一号反应炉灌入氮气，以减低氢气爆炸之可能性（4月06日）
根据测量数据显示，一号反应炉核心部分的压力已经连续数日（几乎）没有上升，怀疑应该是核心破裂所致。相同的测试也会在第二、三反应炉进行。
日本核工业安全局评估福岛第一核电站的第一至三机组为等级3 注2 （无）
注解 注1东京电力公司于4月27日修正的估计值
注2更正：应只有一至三号机组的核事件分级由原来的5级调为7级
注3根据从四号机组乏燃料池的水样所检测出的放射性物质，可以推测一些用过的燃料可能已损坏。
注4东京电力公司于5月15日宣布1号机组核心的初步评估。
第1号机组
爆炸前的1号机（图左，摄于1999年）景像，可以观察到下层混凝土建筑与上层覆盖物之间的连接横线。上层覆盖物于2011年3月12日因氢气爆炸被炸毁，只遗留下在下方的混凝土建筑。树木与电灯杆显示出 1号机的大约尺寸。
冷却系统故障
于3月11日16时36分，日本政府宣布进入“核能紧急事态”（日本法关于处理核子紧急准备之特别措施第15条），这是因为“1号机和2号机紧急炉芯冷却系统，无法确定反应炉的冷却水注入功能”。稍后，由于1号机的反应炉水位监测功能恢复正常，警戒状态得以暂时解除，但是在17时7分又重回警戒状态。
12日清早，东京电力公司|（简称“东电”）报告，汽轮机房的辐射级位正在升高。因围阻体内冷却水过热蒸发压力大增，开始考虑开启压力阀释放出水蒸气进行减压，由于这动作会造成辐射外泄入大气中，必须审慎处理。内阁官房长官枝野幸男稍后发言，辐射外泄量很小，而且陆风会将辐射物质吹向大海。 在2时整，围阻体内部气压报告为600 kPa ，超过正常值200 kPa。在5时30分，1号反应炉内部压强是“设计限值”的2.1倍，即840 kPa。围阻体内部越来越高的温度会引起压强的增高，而冷却水泵和促使热气通过热交换器的风扇都必须依赖可靠的电源存在。假若压强过高，则必需将热气外释。借着水蒸气的蒸发，反应炉也可以稍微冷却。但失去的冷却水必须补足。反应炉内的水应该只具有微量辐射性，但这假定核燃料并未遭受损坏。
在7时正，东电发表新闻稿，侦测车对于放射线物质（碘等等）的测量显示，与正常值相比，辐射级位正在增加，另外一个侦测中心也显示出辐射级位高于正常值。在核电站正门测量到的伽玛射线剂量率或等效剂量率从4时正的69 nanogray/hour (nGy/h) （等效于0.069微希沃特每小时），在40分钟内，跳到866 nGy/h（等效于0.866微希沃特每小时），后来更在10时30分达到高峰值385.5 微希沃特每小时[30]。在13时30分，1号机组附近侦测到放射性铯-137和碘-131。这意味着压力槽中的冷却水位过低，燃料棒已经暴露于槽内水面之上，从而发生核燃料棒护套损毁甚至是部分炉芯熔毁。日本放送协会网站报道，冷却水位降低过度，造成核燃料棒部分暴露。 东电表示，核电厂边界的辐射级位已超过安全标准。
有资料显示，东电当天曾考虑从附近海岸汲取海水来冷却反应堆，但最终未能执行。有人认为东电是担心自己的资产永久损毁。
反应堆建筑物爆炸
视觉化技术制成的数据图，显示出爆炸前后的1号机。3月12日15时36分，1号机所在地的建筑发生爆炸。四名员工因此受伤，都已被送往医院治疗，幸无大碍。反应炉建筑物的屋顶及外墙的上半部分被炸毁，只剩下不锈钢梁架。屋顶与外墙是用来保护内部设备不至受到恶劣气候影响，并不能够抵挡爆炸所产生的高压力，也不是反应炉的围阻体。在每个机组的建筑物内部，有“干井”与“湿井”这两个厚度超过2米的强力钢筋混凝土结构形成“围阻体”，紧密地包住反应堆压力槽。
专家很快就毫无异议地断定，这爆炸是氢气泄漏而引起的外部建筑屋顶爆炸，并非反应炉本身。由于压力槽内压力增加水位降低，暴露出水面的核燃料氧化铀温度过热，燃料棒护套的锆合金 与水蒸气发生催化反应而产生的氢气，随着减压泄气时释出而聚集于建筑物内的上方。安全设备应该在排气的同时点燃氢气，避免发生爆炸。但可能是因为断电而无法运作，这系统也失去功能。
政府官员表示，反应炉的围阻体仍旧无损，并没有发生大规模放射性物质外泄，即使如此在爆炸事件后，观测到辐射级位已明显地增加[43]。ABC新闻报告，根据福岛县政府，核电站的每小时辐射剂量率已达1,015 微希沃特。有两位核能专家分别独立地指出切尔诺贝利核电站与福岛第一核电站之间设计与运作状况的差异，其中一位认为切尔诺贝利核能电厂事故应该不会再次发生。
改用海水冷却
3月12日20时05分，按照“核能管控法”和首相菅直人的指示，日本政府命令将海水注入1号机，尽力冷却反应炉内可能会熔毁的炉芯。在21时正，东电发表，已经在20时20分开始将海水注入于反应炉，准备稍后用硼酸为中子吸收剂注入于反应炉，虽然自动停机时已插入控制棒停止连锁反应，这里则可以进一步预防局部“再临界”的发生。将反应炉的炉芯注满海水大约需5至10小时，之后需要10天时间来完成整个过程。在23时正，东电表示，由于在22时15分又发生地震，暂时停止注入海水，稍后，又恢复注入海水。由于注入海水这动作，会使得反应炉管路被海水中的盐分与杂质污染，这几乎是无法进行清洁的工作，因此注入海水等于是宣告1号机即将遭受除役的命运。
保安院报告，在13日11时55分，开始通过灭火系统的管路将海水注入压力槽内。在14日1时10分，由于所有储水池内的海水都已罄尽，只好暂时停止注入海水。同样地，3号机海水注入工作也暂时停止。在3时20分，又恢复水源供应。在14日5时正核电站附近的辐射剂量率测量大约为0.038微希沃特每小时，在15时正，降为0.035微希沃特每小时。
保安院表示，到16日早晨为止，由于冷却水位过低，燃料棒因过热已经发生破损的比例，推估一号机可能已高达70%而二号机也可能有33%。
18日，工作人员正在1号机隔壁的办公室装置一个新的配电板，准备从位于2号机的输电网络变压器传输电力过来。预期在19日，1号机和2号有机会恢复通电。
第2号机组
当地震发生时，2号机正在运转。如同其它两个机组，工程师立刻将2号机紧急停机。随之而来的大海啸冲进核电厂区。柴油发电机、备用水泵等等，都被大海啸冲坏。反应炉炉芯隔离冷却系统原本正常地运转。但到了深夜，反应炉状态变得扑朔迷离，一些监测仪器仍旧依靠备用电源。冷却剂液位相当稳定。技工开始做准备，在必要时刻，降低反应炉围阻体的压强，政府已被告知这些准备，但东电并没有在新闻通讯里提到是哪些动作。根据东电通讯，在3月12日19时正，东电关掉了反应炉炉芯隔离冷却系统，之后又几次开开关关，在13日9时正，冷却系统仍旧在运转 。12日午夜前，围阻体开始降压。根据保安院通讯，在14日9时30分，依靠移动式发电机供给的电力，反应炉炉芯隔离冷却系统还在运转。
冷却系统故障
东电表示，在3月14日13时25分，2号机的冷却功能完全停止。稍后，时事通信社报道，冷却水水位正逐渐降低，2号机的4米长燃料棒已经完全暴露约140分钟之久，很可能会发生炉芯熔毁。在20时07分，燃料棒仍有3.7米暴露在外，不排除炉芯熔毁的可能性。
日本新闻网也报道，2号机在14日深夜因为冷却水蒸发导致4米高的燃料棒完全暴露出水面，核燃料棒处于无法冷却的状态。虽然核能专家采取了“注入海水”的紧急方案，并使得反应堆内的水位一度上升至3.1米。
共同通讯社报告，工作人员成功地将海水注入反应炉，一度覆盖了燃料棒下半段。但是，上半段仍暴露在外，技术人员不排除燃料棒已经熔毁的可能。在21时37分，东电表示，在核电厂正门测量到最高辐射剂量率3130微希沃特每小时。暴露在这辐射级位下20分钟等于非核能工作人员“年摄入限度”[60]。在22时35分，辐射剂量率降低至326微希沃特每小时。
大约在23时正，水位又急剧下降，整个燃料棒再度出现完全“裸露”的问题。东电承认，2号机反应堆的堆芯因为高温可能已经熔解。如果燃料棒持续无法冷却，当温度达到2000度的话，燃料棒护套就会在高温中熔解，导致核泄漏，或许将会造成本次大地震最严重的次生灾害。东电表示，3号机的氢气爆炸可能引起2号机冷却系统发生故障，因为用来冷却2号机的五个水泵之中，在3号机爆炸之后，有四个水泵失去功能，剩下的一个水泵也短暂的停止工作。又由于反应炉内部一个气流流量计不小心被关掉，造成压强升高，阻止海水注入，造成燃料棒完全暴露。为了要补充海水实施冷却，必须先打开一个气阀，让蒸汽外泄。降低内部的压强。在15日4时11分，气阀开启成功，又可以将海水注入反应炉。
18日，东电指出，核电站在地震后处于停电状态，备用发电机也因海啸而出现故障无法使用，1号机到3号机的核反应堆等无法冷却，如要恢复冷却功能，必须先与场外电源连结，该公司在17日之前，已铺设了向2号机输电用的新的电缆，并在18日进行发电站内部进行接续作业。这项作业首先在设备损坏程度较轻的2号机组进行，并希望18日晚上就能恢复输电以启动冷却装置。
反应炉建筑物爆炸
3月15日6时10分，2号机传出爆炸声。这爆炸可能损坏了围阻体底部的抑压室。辐射级位（965.5微希沃特每小时）已超过法定限度（500微希沃特每小时）。核电厂内800名工作人员中，不必要人员都开始撤离，只留下50人员敢死队，称为福岛50勇士，继续执行这艰险的冷却工作。在爆炸之前辐射等效剂量率大约为73微希沃特每小时，在爆炸两个小时之后，等效剂量率很快就升高至8217微希沃特每小时。爆炸发生3小时之后，继续提高至11900微希沃特每小时。稍加比较，普通人一年吸收的等效剂量只有1000微希沃特，所以，在那里一小时等于普通人12年所吸收的辐射剂量。
稍后，内阁官房长官枝野幸男承认，在围阻体底部的抑压室已在爆炸中损坏，造成压强降低。东京电力公司强调围阻体并没有破裂，因为辐射级位并没有升高。中午10点，确定2号机组出现中子辐射，初步判断为压力槽发生破裂，放射性物质出现泄漏。日本首相菅直人发表电视讲话，宣称核电站情况不容乐观，进一步要求扩大避难区面积。
在15日举行的一个新闻发表会里，国际原子能机构的总干事天野之弥表示，2号机的反应炉炉芯可能已遭受损坏。他估计损坏小于5%。16日早晨，保安院报告，大约有33%燃料棒已遭受损坏。
等3号机的喷水冷却在17日20时9分告一段落后， 工作人员准备加夜班，重新从输电网络连接电缆至2号机。19日，2号机的变压器已恢复通电。但是，仍旧需要连接到附近办公室的一个新的配电板.。20日15时46分，2号机正式恢复通电，还有很多设备尚未修理与接电。同日，乏燃料池又注入了大约40公吨海水。
持续辐射外泄
3月27日，2号反应炉的积水中，检验出了每毫升29亿贝可勒尔的放射物质含量，此含量超过一般含量的1000万倍，同时是1号和3号反应炉冷却水放射性物质含量的1000倍。该炉积水的水面检出超过1希沃特(1000毫希沃特)的辐射剂量，若人直接暴露在此剂量下，会出现明显恶心的症状。东电原本打算当天要对2号反应炉进行的冷却水清理作业也被迫中断。恢复作业的时候未定。 翌日凌晨，东京电力又发表更正，表示原测定值有误，将该积水样本中主要含有的放射性物质铯-134误植为半衰期短的碘-134，以致计算错误，原本发布的1000万倍浓度，实为10万倍。
27日，国际原子能总署表示，2号机反应炉压力槽的槽底温度，昨日从100°C降低到97°C。为了要降低涡轮机房的辐射级位，必需将涡轮机房地下室的污水抽至冷凝器。但是，两个冷凝器都已盛满。因此，需要先将冷凝器里的水转移至储存槽。这样，冷凝器有足够的容量来盛装地下室内的污水。这些水泵每小时可以抽掉10至25公吨的污水。
28日，日本原子力安全委员会认为，在2号机反应炉炉芯，熔毁的燃料棒外释放射性物质已借着冷却水媒介，通过未知路径，外泄至涡轮机室，造成积水的辐射剂量率飙高。为了减少漏水，东电将灌水率从每小时16公吨降低到每小时7公吨。这可能会促使反应炉升高。
29日，通用电气公司的沸水反应炉安全研究部门前主管Richard Lahey推测，2号机的炉芯熔毁可能已经穿透了压力槽底端。这唤起了放射性物质严重外泄的顾虑。
第3号机组
与其它五个机组不同，3号机使用的燃料是由氧化铀与氧化钚混合制成，称为混合氧化物核燃料。由于钚元素的放射性半衰期很长久，外释于环境后会造成致癌效应，所以，3号机比其它机组更具危险性。3号机与4号机的控制中心位于同一个办公室。
冷却系统故障
3月13日清早，保安院官员在新闻发布会里表示，3号机的紧急冷却系统已失去功能，资深工程师正在埋头苦思、脑力激荡，寻找冷却反应炉的可行之道，防止炉芯熔毁[85]。5时38分，由于失去电力，无法将冷却液注入反应炉。工作人员努力修复电源，降低气压。混合氧化燃料棒一度曾经有3米暴露在外，没有被冷却液遮掩。7时30分，东电开始准备外释放射性蒸气，东电认为外释的辐射剂量相当小，不会影响个人身体健康。7时30分，技工用手工操作，缓缓打开气阀，降低压力槽内的压强。9时20分，顺利完成整个程序。9时25分，开始通过消防泵将含有硼酸的水注入压力槽 。13时12分，由于水位继续降低，压强不断升高，所以决定改使用海水。15时正，东电表示，虽然注入大量海水，反应炉内的水位并没有升高，辐射量反而增加。22时正，枝野幸男声明，水位已稍微升高，但有一只水位计显示出水位现在又停顿持平。当晚，23时30分，保安院官员表示，水位计显示水位升高至距离燃料棒顶端2米的位置，这是非常严重状况，很可能燃料棒会遭受损坏。但是由于其它计表的读数与这数据并不一致，怀疑可能水计表也发生故障了。
14日1时10分，由于储水池的海水完全罄尽，海水注入作业暂时停止。3时20分，储水池补足海水后，又继续海水注入作业。
15日早晨，枝野幸男宣布，根据东电资料来源，在3号机与4号机之间某位置，侦测器测量到等效辐射剂量率400毫希沃特每小时。但这可能是4号机爆炸飞落的灰烬所造成的测值，其它位置都尚未测到这么高的等效辐射剂量率。
反应炉建筑物爆炸
3月13日12时33分，日本政府主要发言人枝野幸男表示，如同先前1号机案例，3号机的建筑物内部也正在累积氢气，有可能发生类似的爆炸。14日上午11时01分，3号机也因同样问题而导致无可避免的氢气爆炸，造成11人受伤，建筑物屋顶及外墙的上半部分被炸毁，但内部围阻体尚未受损。相关单位随后发出通报，附近方圆20千米内600多位居民全部室内避难。这次爆炸比发生于1号机的爆炸强烈，在40千米以外都能够感觉得到。11时13分，反应炉内部压强为380 kPa；11时55分，压强为360 kPa，与参考压强400 kPa和1号机的最高压强相比较，显得相当平稳。海水注入仍旧持续不断。在服务厅，辐射剂量率为50微希沃特每小时。在核电厂正门，测量值为20微希沃特每小时。
乏核燃料池过热
3月16日上午，有消息传出4号机因过热冒出白烟，白烟很可能是含有辐射的水蒸气，但其后证实3号机组因“乏燃料池”无法冷却，水分蒸发成水蒸气，从而形成了白烟并并发生火警。辐射级位一度急升。因此，10时45分，在3号机与4号机共同的控制室内工作的员工集体撤离。其后辐射级位稍为回落，员工又返回工作岗位。11时30分，继续海水注入作业。内阁官房长官枝野幸男表示，3号机组的压力槽可能受损，放射性物质可能随蒸气向外扩散，正计划向核电厂注入硼酸，减低核分裂速度。
同日下午16时12分，日本仙台市内霞目驻地的陆上自卫队第1直升机团曾尝试用CH-47直升机吊运大型盛水容器，将海水喷洒在3号机上方以作降温，但未能成功。工程师认为，位于3号机内部最上层的乏燃料池，由于海水沸腾蒸发，正在冒出浓浓白烟。乏核燃料池是用于暂时储存乏核燃料的地方。乏核燃料会继续衰变，同时产生衰变热，假若没有足够冷却液将温度降低，可能会起火，将放射性物质随着灰烬到处散播，非常危险。4号机的乏核燃料池也严重缺水。但是，由于直升机测量到辐射剂量率跳高到50毫希沃特，任务被迫取消。21时06分，日本政府官员表示，3号机大概还未遭受严重损坏，但仍旧是政府最高优先。
17日上午9点48分，9点52分，10点00分，三架航空自卫队CH-47直升机分别实施了三次人工降水（每架飞机载水7.5吨）。可是成效不彰，根据距离3号机组外约100米的仪器显示，于日本时间17日早上9时40分的辐射剂量率为每小时3782微希弗，而投水后于10时20分则为每小时3752微希弗，显示辐射剂量率并未出现明显变化。为此，日本自卫队拟动用11辆配备超高水压功能的特殊消防车，从反应堆外部建筑30米的喷水地点开始，向200米外的海岸连成一线，用水管连接消防车，并从海里抽取海水冷却机组，估计每分钟将可以喷射6吨海水。同时，镇暴警察使用喷水炮将海水喷向反应炉建筑物上方。另外，还有30辆“超功能援救车”也参与喷水作业。下午7点，警视厅机动队11名人员（年纪在25-41岁间）赶来向3号堆放了四吨水但未放准位置。
18日，当局再次向受损的3号机组注水降温，但防卫省表示，自卫队直升机不会参与，并无解释原因。经过陆空两路的灌水工作，核电厂周围的辐射水平在当天轻微回落，并在远处可见水蒸气从反应堆厂房升起。内阁官房长官枝野幸男在当天上午表示，虽然海水已经被注入到核废料冷却池，但难以估计有多少海水成功注入。
21日下午，在3号机建筑物东南角出现灰色浓烟。乏燃料池就是坐落于这位置。工作人员立刻撤离现场。但辐射测量并没有指出辐射级位有任何显著地的变化。稍后，浓烟自动地消退无踪。
22日，在连接到新电网电源之后，控制中心大放光明。由于顾虑到乏燃料池可能已遭损坏，到23日为止，喷水作业一直持续不停，并且采取轮班制来降低员工的辐射曝露量。23日，又从建筑物内冒出乌黑浓烟，促使工作人员再度被撤离。东电表示，并没有发现任何对应的辐射量跳升。保安院官员西山英彦坦言：“我们并不知道乌烟发生的原因。”
24日，使用刚刚修复的冷却系统与水净化系统，多达35公吨的海水被灌入乏燃料池 。25日，西山英彦宣布，反应炉压力槽可能已遭破坏，正在外泄放射性物质。污染积水的高辐射级位严重妨碍抢救工作
第4号机组
在3月15日上午4号核能机组着火，着火原因待查规估与1、3号机相同状况氢气爆炸。深夜23时，东电记者会承认，火灾导致外层建物崩落。而围阻体外的存放乏核燃料棒的乏核燃料池，因无法向其注水，目前水位不足可能造成燃料棒露出，放射性物质外泄。
16日清晨，福岛第一核电厂四号机二次起火，外壁两处破洞，三十分钟后熄灭，有两名员工失踪。[117] 10时左右，第一原发冒出白烟，疑似4号机发出，其后证实3号机过热冒烟 现在日本官方已将电厂人员全部撤出，包括最后的50名工作人员，日准备将向美国军方寻求直接援助。
17日上午9点54分，一架航空自卫队CH-47实施了人工降水。稍后，日本原子能安全保安院（Nuclear and Industrial Safety Agency, NISA）1位发言人提出回应，“我们无法前往现场，所以不能证实4号反应炉的耗乏燃料棒存放池是否还有水”。
美国核子管理委员会（NRC）主席格雷戈里·贾茨科17日表示，“美国官员认为，遭强震重创的日本福岛第一核电厂，至少有1具反应炉的受损情况远比日本政府承认的严重”，并说“因此我们认为，（厂内）辐射量极高，可能会影响采取修正措施的能力”。根据据纽约时报（New York Times）报道，“贾茨科认为，福岛第一核电厂4号反应炉用来存放乏核燃料棒的水池，现在已经没水或只剩很少的水，导致燃料棒暴露在空气中，将辐射释出到大气层中”。
东电随即反驳贾茨科的说法，该公司发言人表示：“我们无法入内检查，但我们一直小心翼翼观察反应炉建筑物的周遭地区，并未发现任何特别的问题”。
冷却系统故障
大地震发生时，4号机正在进行从2010年11月30日开始的定期维修，是处于停机状态。在2010年12月，所有的燃料棒都被搬运到位于建筑物最上层的乏核燃料池[120]。在那里，乏核燃料会被固定于“乏核燃料架”。为了防止发生任何核反应，乏核燃料架内部都含有硼元素。虽然这些刚刚烧过的乏核燃料棒不再能用来发电，它们仍旧会产生很多的衰变热。与在5号机和6号机的乏燃料棒相比较，4号机的乏核燃料棒需要更多冷却资源。在2010年11月，福岛第一核电站的6个乏核燃料池总共储存了大约3,450个乏核燃料组件。2011年3月14日，乏核燃料池的水温升高到84 °C，这比平常水温25 °C高出很多。15日19时整，国际原子能总署被告知这事实。
15日6时正，乏燃料池附近发生爆炸，这可能是因为氢气累积而造成的爆炸，损坏了4号机的屋顶区域与旁边3号机的一部分建筑。9时40分，乏核燃料池开始烧起熊熊大火，造成放射性污染，外释出很多乏核燃料所含有的放射性物质。东电表示，在12时正，员工将大火扑灭。由于辐射级位高升，迫使很多员工撤离。
15日早晨，枝野幸男宣布，根据东电，在4号机测量得到的辐射剂量率已达100 毫希沃特。保安院报告，外墙出现两个长宽各8米的方形破洞。17时48分，东电高层职员透露，乏燃料池的水可能正在沸腾。21时13分，4号机内部辐射率太高，员工不能够长时间待在那里。22时30分，东电报告，由于辐射率太高，员工无法做将水注入乏核燃料池的准备。22时50分，东电开始考虑是否使用直升机喷洒海水于乏核燃料池。但是顾虑到员工安全与是否能起实际作用，公司选择延后这动作。公司另外又考虑到是否可以改用高水压消防水管。
16日5时45分，一位正在运送电池到控制中心室的员工发现，建筑物的西北角失火。他立刻将这状况报告上级，火势急速被控制。5时45分，火灾已被扑灭。11时57分，东电释出一张4号机相片。这相片显示4号机建筑物的大半外墙已倒塌。公司开始慎重考虑使用直升机喷洒硼酸于4号机。
乏核燃料池可能临界
3月16日14时30分，东电宣布，公司相信乏核燃料池已开始沸腾，这增加了暴露的乏核燃料棒会达到临界状态的可能性。临界状态并不意味着类似核子弹爆炸一样的事件，而是持续地外泄放射性物质。20时正，公司准备使用警察水炮喷灌水于4号机
16日，美国核能管理委员会主席格雷戈里·贾茨科在国会听证会发言，委员会认为乏核燃料池内的水已经干涸[142]。日本核子主管机构与东电对这断言提出质疑。同一天稍后，贾茨科相信他的发言正确无误，这消息在日本有可信来源证实。13时正，东电表示，从直升机可以观察到乏核燃料池仍旧有很多水。法国的“辐射防护与核子安全研究院”对于这观察表示赞同，直升机的飞行员观察到4号机的乏核燃料池仍旧有很多水，所以改变计划，换为喷洒海水于3号机。
20日8时20分，自卫队喷水车开始将水喷入4号机的乏燃料池。
22日，澳大利亚军方空运了一些贝可勒尔特公司（Bechtel Corp.）的机器人，能够执行远程喷水与远程监测等等功能。澳洲人报报道，这会给出清楚的乏燃料池画面；之前，并没有办法观看这反应炉里最危险地方──乏燃料池。３月２４日一台产自德国普茨迈斯特公司的５８米级泵车开始对４号机组放水。
第5、6号机组
当大地震来袭时，5号机及6号机都处于停机状态。5号机与6号机分别在2011年1月3日和2010年8月14日开始停机。但是，它们内部仍旧有可供反应的核燃料。这与4号机的状态大不相同，4号机反应炉内部的燃料棒已在大地震前移除。
3月15日政府发言人枝野幸男表示，由于冷却问题，工作人员正在密切监视5号机与6号机。9时16分，为了避免氢气累积，工作人员考虑除去这两机组建筑物的屋顶。21时正，5号机的水位高出燃料棒2米，但是正以每小时8厘米速率降低。3月16日，东电表示，5号及6号反应炉15日出现温度微升，目前正灌水进入这2座反应炉中，以冷却降温。
17日，6号机的紧急柴油发电机成功启动，可以用来提供电力给冷却系统与淡水补给系统[58]。工作人员开始做准备，等待主电源接妥，就可用水泵将水注入反应炉压力槽。反应炉的水位仍旧缓慢降低。工作人员正在从1号机及2号机的暂时电源连接电缆过来，估计3月20日输电线网会开始供电。3月18日，保安院指出，反应炉的水位高出燃料棒2米，5号机与6号机的屋顶铁皮板已被除去，这样氢气可以快速散发。
19日日本保安院指出，在4时22分，6号机的两台紧急柴油发电机启动，并提供电力给5号机的乏燃料冷却系统，冷却正在进行中[154]。稍后，更多紧急柴油发电机启动，开始供电给6号机的乏燃料冷却系统。18时整，5号机乏燃料池的温度降低至48 °C。20日 ，5号机乏燃料池的温度降低至37 °C，6号机乏燃料池的温度也降低至41 °C。保安院宣布，这两个反应炉都已回复到“冷停机”状态。
其它设施
一至三号反应炉之地下室、坑道与隧道积水
高辐射污水经过砾石层泄漏的路径。
1：反应炉建筑。
2：涡轮机建筑。
3：冷水进水口。如右图所示，福岛核电厂有很多坑道和隧道，从每一个机组的反应炉建筑先连接到涡轮机建筑，再连接到大海。在某些位置，这些连接通道是露天坑道，在其它位置，是地下隧道。在坑道和隧道内部，铺设有电缆与输送管。
3月27 日，东电报告，在抢修2号机的电力系统时，发现涡轮机房地下室淹入大量非常高辐射污水。虽然最初检测到辐射级位为正常值一千万倍的结果，后来证实为不正确，但是仍旧比正常值高出十万倍。28日，日本原子力安全委员会宣布，强烈地怀疑，在2号机反应炉炉芯，熔毁的燃料棒所外释的放射性物质已借着围阻体内的水媒介，通过未知路径，外泄至涡轮机室，造成污水的辐射级位飙高。1号机和3号机的涡轮机房地下室都淹进高辐射污水。1号机、2号机和3号机的涡轮机房下面的坑道也都浸满了污水。这些坑道离大海很近，但并没有直接通到大海。30 日，2号机和3号机坑道污水再涨高1米，就会溢流至大海。更惊险地是，1号机坑道的污水离溢流水位只差10厘米。
坑道里过高的污水水位，加上有可能污水会溢流至大海，使得冷却作业更为困难。反应炉需要浇水冷却，但这造成坑道淹满了污水的副作用，从而导致溢流至大海，使得辐射外释更加恶劣。因此，东电将注入2号机的冷却水的泵水率大幅降低，从16公吨降到7公吨每小时。
东电又采取两种方法来防止高辐射污水泄漏至大海。从27日开始，东电将涡轮机房地下室的污水抽至冷凝器。冷凝器很快就被盛满。需要用水泵将冷凝器内部的水转移至建筑物外面的储存槽。这样，冷凝器可以容纳地下室的污水。假若储存槽和冷凝器都盛满的话，东电考虑用油轮或超大浮动油桶来暂时储存辐射污水。
第二种阻止溢流的方法是，堵住从2号机外一个竖井内的裂缝泄漏至大海的辐射污水。东电认为，这20厘米长裂缝是造成泄漏的主要因素，早在3月11日9.0级大地震之后，从损坏的水管，辐射污水持续不断地泄漏到水管下方的砾石，然后流到竖井，再通过裂缝，最后泄漏至大海。。东电尝试用将沙袋与混凝土投灌入竖井内堵漏。4月2日，这堵法遭遇失败，混凝土无法按照正常方式凝固。3日，东电又试验注入高分子聚合物、木屑、报纸等等吸水后会膨胀的物质，但是仍旧无法堵漏。4日早晨，员工在竖井附近注入显迹素，观察污水的流动路线。5日，员工在竖井附近钻孔，注入显迹素。经过一番努力，终于在下午，观察到含有显迹素的污水从竖井内的裂缝流出。一小时后，员工将凝聚剂注入孔内。员工又钻孔至竖井下方的砾石，然后注入1500升的水玻璃（硅酸钠）。6日，东电宣布，堵漏成功，辐射污水已停止从竖井泄漏至大海。
乏燃料共同储存池
从反应炉移除的乏燃料组件会先储存在乏燃料池18个月。然后，再运送至“乏燃料共同储存池”。现在总共储存了6375件乏燃料组件在共同储存池里。3月18日，东电表示，共同储存池水位稳定，温度为55 °C。储存更久的乏燃料会被送到“干燥乏燃料护箱储存地区”。在那里，东电尚未发现任何不规则征兆。21日，共同储存池的水温微升至61 °C，工作人员立刻喷水约5小时至储存池里。
善后工作
福岛第一核电厂内一些测点的辐射剂量率。东电原本并没有给出一个重新控制反应炉状况的战略计划。德国物理学者与核子专家赫尔穆特·赫希（Helmut Hirsch）说，他们现在只能采用临时想到的办法，走一步算一步。在4月17日，东电正式提出计划，这计划包括以下几点：（1）在六至九个月内，进入冷停机状态。（2）在三个月内恢复反应炉和乏燃料池的稳定冷却。（3）最早在九月份会安装特别遮盖物将1、3、4号机整个覆盖，以抑止辐射物质外释。（4）建筑更多储存槽来储存在涡轮机房地下室和坑道的辐射污水。（5）使用无线电控制的机器来清理整个厂区。（6）使用粉砂堤墙来降低对于大海的污染
先前，东电公开宣布，拟在比海平面高出20米之处安装新的紧急发电机，是被3月11日大海啸摧毁的紧急发电机所在高度的两倍。东芝电器和日立制作所都已提出关闭核电机组的计划。
因为从未遭遇到这么庞大与复杂的挑战，很多批评者怀疑东电是否能够如期完成自己设定的目标，达成冷停机。东电还没有宣布对于5、6号机的长期计划，这两座机组很可能也会被除役。
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