福岛核事故①-事故描述

概述

1至5号机使用的典型沸水反应堆马克1号围阻体剖视图

DW：干井，WW：湿井，SF：乏燃料池。

湿井在围阻体底部形成一个环形槽。

中间蓝色与粉红色部分是压力槽。

福岛核电站（Fukushinia Nuclear Power Plant）位于北纬37度25分14秒，东经141度2分，地处日本福岛工业区。它是当时世界上最大的在役核电站，由福岛第一核电站、福岛第二核电站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆。2011年3月11日日本东北太平洋地区发生里氏9.0级地震，继发生海啸，该地震导致福岛第一核电站、福岛第二核电站受到严重的影响。2011年3月12日，日本经济产业省原子能安全和保安院宣布，受地震影响，福岛第一核电厂的放射性物质泄漏到外部。2011年4月12日，日本原子力安全保安院（Nuclear and Industrial Safety Agency, NISA）将福岛核事故等级定为核事故最高分级7级（特大事故）与切尔诺贝利核事故同级。

福岛县在核事故后以县内所有儿童约38万人为对象实施了甲状腺检查。截至2018年2月，已诊断159人患癌，34人疑似患癌。其中被诊断为甲状腺癌并接受手术的84名福岛县内患者中，约一成的8人癌症复发，再次接受了手术。

2018年3月16日，日本政府在内阁会议上汇总答辩书，要求全面禁止外国人技能实习生进行除污作业

福岛第一核电站六台机组事故状况

福岛第一核电站六台机组事故状况

事故历史

福岛第一和第二核电站此前也多次发生事故。其中福岛第一核电站１９７８年曾经发生临界事故，但是事故一直被隐瞒至２００７年才公诸于众。

2005年8月里氏7.2级地震导致福岛县两座核电站中存储核废料的池子中部分池水外溢。

2006年，福岛第一核电站６号机组曾发生放射性物质泄漏事故。

2007年，东京电力公司承认，从1977年起在对下属３家核电站总计199次定期检查中，这家公司曾篡改数据，隐瞒安全隐患。其中，福岛第一核电站１号机组反应堆主蒸汽管流量计测得的数据曾在1979年至1998年间先后28次被篡改。

2008年6月福岛核电站核反应堆5加仑少量放射性冷却水泄漏。官员称这没有对环境和人员等造成损害。

事故进程

日本标准时间2011年3月11日14时46分，日本发生了9.0级大地震，震源深度约25公里(15英里)，震中位于仙台以东130公里(81英里)的海域，在东京东南约372公里。这次地震造成东北海岸四个核电厂的共11个反应堆自动停堆(女川核电厂1、2、3号机组；福岛第一核电厂1、2、3号机组：福岛第二核电厂l、2、3、4号机组和东海核电厂2号机组)。地震引发了海啸，海啸浪高超过福岛第一核电厂的厂址标高14米(45英尺)。此次地震和海啸对整个日本东北部造成了重创，约20000人死亡或失踪，成千上万的人流离失所，并对日本东北部沿海地区的基础设施和工业造成了巨大的破坏。

地震发生之前，福岛第一核电厂6台机组的中1、2、3号处于功率运行状态，4、5、6号机组在停堆检修。地震导致福岛第一核电厂所有的厂外供电丧失，三个正在运行的反应堆自动停堆，应急柴油发电机按设计自动启动并处于运转状态。地震引起的第一波海啸浪潮在地震发生后46分钟抵达福岛第一核电厂。海啸冲破了福岛第一核电厂的防御设施，这些防御设施的原始设计能够抵御浪高5.7米的海啸，而当天袭击电厂的最大浪潮达到约14米。海啸浪潮深入到电厂内部，造成除一台应急柴油发电机之外的其它应急柴油发电机电源丧失，核电厂的直流供电系统也由于受水淹而遭受严重损坏，仅存的一些蓄电池最终也由于充电接口损坏而导致电力耗尽。第一核电厂丧失所有交、直流电丧失。

海啸及其夹带的大量废物对福岛第一核电厂现场的厂房、门、道路、储存罐和其它厂内基础设施造成重大破坏。现场操作员面临着电力供应中断、反应堆仪控系统失灵、厂内厂外的通讯系统受到严重影响等未预计到的灾难性情况，只能在黑暗中工作，局部位置变得人员不可到达。事故影响超出了电厂设计的范围，也超出了电厂严重事故管理指南所针对的工况。

由于丧失了把堆芯热量排到最终热阱的手段，福岛第一核电厂1、2、3号机组在堆芯余热的作用下迅速升温，锆金属包壳在高温下与水作用产生了大量氢气，随后引发了一系列爆炸：

2011年3月12日15:36，1号机组燃料厂房发生氢气爆炸；

2011年3月14日11:01，3号机组燃料厂房发生氢气爆炸；

2011年3月15日6:00，4号机组燃料厂房发生氢气爆炸。

爆炸对电厂造成进一步破坏，使操作员面临的情况更加严峻和危险，现场的抢险救灾工作愈加困难。现场操纵员采取的干预措施主要包括利用汽车电瓶、小型发电机和消防泵等，尝试部分恢复电源和供水，以读取电厂关键安全参数、实施反应堆冷却剂系统卸压、实施压力容器卸压、冷却反应堆堆芯和乏燃料水池。由于现场工作环境非常恶劣，许多抢险救灾工作往往以失败告终。现场淡水资源用尽后，东京电力公司分别于3月12日20:20、3月13日13:12、3月14日16:34陆续向1、3、2号机组堆芯注入海水，以阻止事态的进一步恶化。3月25日，福岛第一核电厂建立了淡水供应渠道，开始向所有反应堆和乏燃料池注入淡水。

事故序列

1、地震发生时，反应堆立即紧急停堆，自动供电系统启动。

2、海啸冲毁了供电线路，所有外部电源全部丧失。

3、柴油发电机启动，提供后备电力,用来支持后备冷却系统，后备冷却系统开始工作。

4、在海啸一小时后，柴油发电机停止工作，据报道，是柴油用尽。

5、隔离冷凝器（AnIsolationcondenser）被启用，用来导出衰变热（此时早已停堆，但有

1%功率的衰变热需导出）。

6、反应堆堆芯备用冷却泵（RCIC）被启用，用来排除反应堆中的蒸汽，然而，在使用很长

时间后电池供应控制阀门失去DC电源。

7、DC电源在8小时后耗尽。

8、此后，反应堆进入了完全断电时间（没有任何电力供应）。

9、数小时候，一回路水流失，堆芯损坏，包壳的zr和围栏失效（注：主要是高温zr水反应）。

10、移动柴油机运抵反应堆。

11、AC电力系统恢复，备用压力容器泵启用，注入新的冷却剂水给一回路。

12、由于堆芯温度很高，注入水后压力骤然升高。

13、由Zr氧化物和水产生的氢气排进反应堆厂房（注：怀疑应是反应堆安全壳）。

14、反应堆厂房内的氢气发生爆炸

15、包容系统（安全壳）和RPV（反应堆压力容器）报道称依然完整。

16、开始注入海水到RPV

17、放射性物质泄漏。

机组事故分述

1号机组

冷却系统故障

于3月11日16点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号机组和2号机组紧急堆芯冷却系统，无法确定反应堆的冷却水注入功能”。稍后，由于1号机组的反应堆水位监测功能恢复正常，警戒状态得以解除，但是在17点07分又重回警戒状态。

3月12日清早，东京电力公司报告，汽轮机房的辐射强度正在升高。公司开始考虑排放压强大增的热气进入大气层，由于这动作会造成辐射外泄，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点整，安全壳内部气压报告为600 kPa ，超过正常状况200 kPa。在5点30分，1号反应堆内部压强是“设计容量”的2.1倍，或840 kPa。安全壳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。假若压强过高，则必需将热气外释。借着水蒸气的蒸发，反应堆也可以冷却。但失去的冷却水必须补足。反应堆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点整，东京电力公司发表新闻稿，可移动探测车对于放射线物质（碘等等）的测量显示，与正常值相比，辐射强度正在增加，另外一个探测中心也显示出辐射强度高于正常值。在核电站大门测量到的伽马射线剂量率或等效剂量率从4点整的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点30分达到高峰值385.5 微希沃特每小时。在13点30分，1号机组附近探测到放射性铯-137和碘-131这意味着堆芯已经暴露于空气，从而发生部分堆芯熔毁或核燃料棒护套损毁。NHK网站报告，冷却水位降低过度，造成核燃料棒部分暴露。东京电力公司表示，厂区边界的辐射值已超过安全标准。

反应堆建筑物爆炸

3月12日15点36分，1号机发生爆炸。四名员工因此受伤，都已被送往医院治疗，幸无大碍。反应堆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。屋顶与外墙是设计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，也不能用为反应堆的安全壳。在每个机组的建筑物内部，“干井”与“湿井”这两个厚度超过2米的强力钢筋混凝土结构紧密地包住反应堆“压力槽”，形成“围阻体”

专家很快就毫无异地断定这爆炸是氢气爆炸。由于水位降低，曝露出来的核燃料氧化铀温度过热，燃料棒护套的锆锡合金与蒸气发生氧化反应而产生氢气。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。这些氢气泄漏出来，集中于建筑物上方的“更换燃料台”附近。这是整个建筑物最单薄的地方，是由金属皮建成的屋顶与墙壁，也是爆炸炸掉的部分。

政府官员表示，反应堆的安全壳仍旧无损，并没有发生大规模放射性物质外泄，虽然在爆炸事件后，辐射强度已明显地增加。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点05分，按照“核能管控法”和首相菅直人的指示，日本政府命令使用海水于1号机，尽力冷却反应堆可能会熔毁的堆芯。在21点整，东京电力公司发表，已经在20点20分开始将海水注入于反应堆，准备稍后用硼酸为中子吸收剂注入于反应堆，希望这动作可以促使避免发生“临界事故”。将反应堆的堆芯注满海水大约需5至10小时，之后需要10天时间来完成整个过程。在23点整，东京电力公司发表，由于在22点15分又发生地震，暂时停止注入海水，稍后，又重新启动。由于注入海水这动作会使得反应堆被不纯净的水污染，这反应堆可能会遭遇退役命运，因为净化反应堆并不划算。

核子与工业安全局报告，在3月13日11点55分，开始通过灭火系统将海水注入围阻体。在3月14日1点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点20分，又恢复水源供应。在3月14日5点整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点整，降为0.035微希沃特每小时。

2号机组

日本新闻网报道，日本福岛第一核电站的2号反应堆在14日深夜因为冷却水蒸发导致4米高的核燃料棒完全暴露出水面，核燃料棒处于无法冷却的状态。

报道称，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，但在23时20分许，水位又出现急剧下降，整个核燃料棒再度出现“裸露”的问题。东京电力公司承认，这一反应堆的核燃料棒的堆芯因为高温可能已经熔解。

为了重新注入海水实施冷却，15日凌晨0时2分许，核能专家打开了反应堆容器，让容器内的蒸汽外泄。0时30分许，第一核电站正门附近检测出了3200微希沃特的高浓度辐射剂量。

东京电力公司称，如果核燃料棒持续无法冷却，当温度达到2000度的话，核燃料棒护套就会在高温中熔解，导致核泄漏，或许将造成本次大地震中最严重的次生灾害。

3月15日上午6点10分，2号机传出爆炸声。中午10点，确定2号机组出现中子辐射，初步判断为压力容器发生破裂，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。

冷却系统故障

东京电力公司发表，在3月14日13点25分，2号机的冷却功能已经停止。稍后，时事通信社报道，冷却水水位正在降低，2号机的4米长核燃料棒已经完全暴露约140分钟之久，很可能会发生堆芯熔毁。时事通信社又报道，在20点07分，核燃料棒仍旧有3.7米暴露在外，不能排除堆芯熔毁的可能性。

共同通讯社报告，工作人员成功地将海水注入反应堆，覆盖了核燃料棒下半段。但是，上半段仍旧暴露在外，技术人员不能排除核燃料棒已经熔毁的可能。在21点37分，东京电力公司报告，在核电站大门测量到的最高辐射剂量率3130微希沃特每小时。暴露在这辐射强度下20分钟等于非核能工作人员“年摄入限度”。在22点35分，辐射剂量率降低至326微希沃特每小时。

大约在23点整，4米长的燃料棒又第二次完全暴露。东京电力公司发表，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。由于压力槽的一个气流流量计不小心被关掉，造成压力槽内部的压强升高，阻止海水注入，造成燃料棒完全暴露。为了要补充海水，必须先开启一个气阀，降低压力槽内部的压强。在3月15日4点11分，气阀开启成功，又可以将海水注入反应堆。

3月18日，东电公司指出，核电站在地震后处于停电状态，应急发电机也因海啸而出现故障无法使用，1号机组到3号机组的核反应堆等无法冷却，如要恢复冷却功能，必须先修复外来电源，该公司在3月17日之前，已铺设了向2号机组输电用的新的电缆，并在3月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

反应炉建筑物爆炸

3月15日6点10分，2号机传出爆炸声。这爆炸可能损坏了压力槽下方的抑压系统。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，继续这艰险的冷却工作。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，等效剂量率很快就跳高至8217微希沃特每小时。爆炸发生3小时之后，继续飘高至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压力槽下方的抑压池已在爆炸中损坏，造成压强降低。东京电力公司强调压力槽并没有破裂，因为辐射级位并没有跳高。

在3月15日举行的一个新闻发表会里，国际原子能机构的执行长天野之弥表示，2号机的反应炉可能已遭受损坏。他估计损坏小于5%。3月16日早晨，核子与工业安全局报告，所有燃料棒中，大约有33%已遭受损坏。

3号机组

与其它五个机组不同，3号机使用由氧化铀与氧化钚混合制成的一种燃料，称为混合氧化燃料。由于钚元素对于反应炉的中子效应与外释于环境会造成的致癌效应，假设发生任何事故，3号机更具有危险性。3号机与4号机的控制中心共用同一个办公室。

3月14日上午11点01分，3号机也因同样问题而导致氢气爆炸，造成7人受伤、11人下落不明，但核装置保护设施尚未受损。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。

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“耗乏燃料池”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，辐射水平一度急升，全部工作人员要撤离，其后辐射水平稍为回落。内阁官房长官枝野幸男表示，3号机组的安全壳部份可能受损，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，减低核裂变速度。

同日下午，日本仙台市内霞目驻地的陆上自卫队第1直升机团曾尝试用直升机吊运大型盛水容器，将水注入3号机组内以作降温，但未能成功。

3月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分的辐射量数据为每小时3782微希，而投水后于10时20分则为每小时3752微希，显示辐射量并未出现明显变化。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。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。

3月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。

冷却系统故障

3月13日清早，核子与工业安全局的官员在新闻发布会报告，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，试着寻找冷却反应炉的可行之道，防止堆芯熔毁。5点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点30分，东京电力公司开始准备外释放射性蒸气，认为外释的辐射剂量相当小，不会影响个人身体健康。7点30分，技工用手操作，缓慢开启气阀，降低压力槽内的压强。9点20分，顺利完成整个程序。9点25分，开始通过消防泵将含有硼酸的水注入压力槽。13点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点整，东京电力公司表示，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。8点整，枝野幸男声明，水位已升高少许，有一只水位计显示水位现在又停顿持平。11点30分，核子与工业安全局的官员表示，水位计显示水位升高至只覆盖了燃料棒2米的位置，这是非常严重状况，很可能燃料棒会遭受损坏。其它计表的读数与这数据有差别，可能水计表也发生故障了。

3月14日1点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点20分，水源恢复，继续注入海水。

3月15日早晨，枝野幸男宣布，根据东京电力公司，在3号机与4号机之间某位置，探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，只限定于那位置。

反应炉建筑物爆炸

3月13日12点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。3月14日11点01分，这氢气爆炸终究发生了。与1号机类似，建筑物屋顶及外墙的上半部分被炸毁，但是内部压力槽仍旧无恙。这爆炸比发生于1号机的爆炸强烈，在40千米以外都能够感觉得到。11点13分，反应炉内部压强为380 kPa；11点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。在发电场正门，测量值为20微希沃特每小时。跟据东京电力公司报告，一共有11名员工受伤。

乏燃料池过热

3月16日10点左右，在30千米以外航行的日本放送协会直升机，捕捉到从福岛核电场缓缓升起的白烟影像。政府官员建议，3号机建筑物是最可能源头，其压力槽可能已出现破裂。因此，10点45分，在3号机与4号机共同的控制室内工作的操作员工集体撤离。稍后，又回到工作50岗位。11点30分，继续海水注入作业。16点12分，自卫队准备用CH-47直升机喷洒海水在3号机上方。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。乏燃料池是乏燃料暂时储存的地方。乏燃料会继续衰变，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，将放射性物直随着灰烬到处散播，非常危险。4号机的乏燃料池也严重缺水。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点06分，日本政府官员表示，3号机大概不会遭受严重损坏，但仍旧是政府最高优先。

3月17日早晨，东京电力公司请求军方派遣直升机再度尝试喷洒海水于反应炉。9点45分，军方直升机正在执行这艰险任务。

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。日本深夜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燃料棒的乏燃料池，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。

3月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。日本时间10点左右，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。

3月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）主席贾茨科（Gregory Jaczko）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号反应炉用来存放耗乏燃料棒的水池，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”。

经营福岛第一核电厂的东京电力公司（Tokyo Electric Power Co.）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”。

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，是处于关机状态。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燃料池。在那里，乏燃料会被固定于“乏燃料架”。为了防止发生任何核反应，乏燃料架内部都含有硼元素。虽然这些刚刚烧过的乏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号机的乏燃料棒需要更多冷却资源。在2010年11月，福岛第一核电的6个乏燃料池总共储存了大约3,450个乏燃料组件。2011年3月14日，乏燃料池的水温升高到84°C，这比平常水温25°C高出很多。3月15日19点整，国际原子能总署被告知这事实。

3月15日6点整，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点40分，乏燃料池开始烧起熊熊大火，造成放射性污染，外释出很多乏燃料所含有的放射性物质。东电表示，在12点整，员工将大火扑灭。由于辐射级位高升，迫使很多员工撤离。

3月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。日本原子力安全保安院报告，外墙出现两个长宽各8米的方形破洞。17点48分，东电高层职员透露，乏燃料池的水可能正在沸腾。21点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点30分，东电报告，由于辐射率太高，员工无法做将水注入乏燃料池的准备。22点50分，东电开始考虑是否使用直升机喷洒海水于乏燃料池。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。

3月16日5点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点45分，火灾已被扑灭。11点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。

乏燃料池可能临界

3月16日14点30分，东电宣布，公司相信乏燃料池已开始沸腾，这增加了暴露的乏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点整，公司准备使用警察水炮喷灌水于4号机。

3月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，委员会认为乏燃料池内的水已经干涸。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点整，东电表示，从直升机可以观察到乏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。

5及6号机组

3月16日东京电力表示，5号及6号反应堆15日出现温度微升，目前正灌水进入这2座反应堆中，以冷却降温。3月18日日本原子力安全保安院指出5及6号机组电力供应中，06:00确认过核燃料池已注满水。