福岛第一核电站事故

福岛第一核电站事故是2011年3月11日在日本福岛第一核电厂发生的核事故，由日本东北地方太平洋近海地震和伴随而来的海啸所引发。在国际核事件分级表（INES）中，福岛第一核电站事故与切尔诺贝利核事故是目前仅有的两起特大事故（第7级）。2015年3月调查发现，炉心内所有核燃料都已熔毁。这次事故是东日本大震灾的次生灾害之一。截至2019年3月，这次事故造成的受灾区域面积几乎与名古屋市相同（337km）。
概要.
东北地方太平洋地震于2011年3月11日发生时，福岛第一核电站的1-3号机正在运作，而4-6号机停机正在进行定期安全检查。地震后，1-3号机的所有反应堆自动停止。然而，地震引发了电源故障，导致机组失去外部供电 ，只能启动应急柴油发电机。
地震发生约50分钟之后，最高高度约为14公尺~15公尺（电脑分析后得出的高度为13.1公尺）的海啸袭击了核电站，淹没了设置在地下室的应急柴油发电机。各种电器、水泵、燃料罐、备用电池等设备受损或被海啸卷走，核电站陷入全厂停电（Station Blackout，缩写：SBO）。水泵无法运行，不能继续向堆芯和乏燃料池注入冷却水，也就不能带走核燃料的热量。而核燃料在停堆后仍然产生巨大的衰变热，如果不持续冷却，堆芯内会开始空烧，最终因自身放热而熔化。
在1-3号机中，燃料组件熔化了包壳，使燃料颗粒落到反应堆压力容器底部，形成堆芯熔毁。熔化的燃料组件温度极高，还进一步熔穿压力容器的控制棒插入孔和密封处，落入反应堆安全壳。此外，高温燃料以及其所产生的水蒸气和氢气使安全壳压力升高，导致1号机组的管道及安全壳部分损坏。
另外，1-3号机熔毁的堆芯向反应堆、汽轮机厂房内释放大量氢气，导致1、3、4号机发生氢气爆炸，厂房和周围的设施严重受损。事故发生时4号机仍在停机状态，但3号机与4号机共用同一排气管，而该管道在停电后保持打开，氢气从3号机进入4号机引发氢气爆炸。
事故中的一系列事件在周围环境中泄漏了大量放射性物质，包括排气泄压操作、氢气爆炸、安全壳破损、管道蒸汽泄漏、冷却水泄漏等。1-3号机相继发生堆芯熔毁，1、3、4号机发生氢气爆炸，使这起事故成为前所未有的特大核事故。
事故中向大气中泄漏的放射性物质量有多种说法。根据东京电力的推算，共泄漏了大约900千兆贝克勒（Bq）铀元素当量的放射性物质。碘-131、铯-137和铯-134大规模释放，相当于切尔诺贝利事故5200千兆Bq的六分之一。截至2011年8月，平均每半月泄漏2亿Bq铀元素当量的放射性物质。辐射量在每年5毫西弗（mSv）以上的地区大约有1800km，其中每年20mSv以上的则有500km。
2012年，日本政府将福岛第一核电站周围20km圈内的地区作为警戒区域，圈外辐射量高的地区作为「计划中的避难区域」，共计约10万居民撤离。2012年4月，根据地区的辐射量重新指定了「准备解除避难指示区域」、「限制居住区域」及「返回困难区域」，而原则上则禁止进入「返回困难区域」。2014年4月，一些地区逐渐解除避难指示。2020年3月，全部「准备解除避难指示区域」及「限制居住区域」都已解除避难指示，但「返回困难区域」除了一部分以外仍然保持避难指示。
截至2021年，废炉工作正在进行中，如果进行顺利，将在2041年到2051年左右完成。
2021年4月13日，日本政府正式决定将约120万吨正在接受国际原子能机构的安全标准检查的核处理水稀释后排入大海。
2023年8月24日，日本政府于日本时间下午1时开始排放核污水。
2023年10月25日，福岛第一核电站发生放射性废液溅射事件。
事故内容.
事故经过.
地震与海啸造成的电源丧失.
日本近海的牡鹿半岛在2011年3月11日14时46分发生了东北地方太平洋地震。福岛第一核电站所在的大熊町的震度为6级，记录到的最大加速度为550伽，是福岛第一核电站最大加速度设计基准的126%。超出设计基准的地震导致核电站部分受损。作为参考，与其他地震相比，阪神大地震中测得的最大加速度为818伽。截至事故发生为止，世界最大加速度的地震是载入吉尼斯世界纪录中的2008年6月14日岩手宫城内陆地震（4022伽）。
正在运行的1-3号机在地震时立刻自动插入控制棒以进行。核电站供电系统的六个输电塔中有一个在地震中倒塌，使5-6号机失去外部电源。随后，1-4号机由于断线、短路以及设备故障等原因同样失去了外部电源。停电的厂房内又有的地方大量漏水，工作人员只得紧急撤离。
失去外部电源后，柴油发电机作为备用电源投入运行。但是就在地震发生后41分钟的15时27分，太平洋上的第一波海啸开始到达海岸线。随后，数波巨大海啸反复来袭，越过防波堤，严重损坏核电站内的各种设备，淹没了地下室、竖井。设置在地下室的1-6号机的备用电源同样遭到淹没。海水循环冷却泵及燃料箱也被海啸卷走。
结果，1、2、4号机失去所有电源，3、5号机失去交流电源，导致堆芯应急冷却系统（ECCS）和冷却水循环泵无法运行。海啸也同样破坏了海水冷却系统（RHR）。
由于堆芯停止反应后，核燃料棒在很长一段时间内仍会继续产生衰变热，如果长时间缺乏冷却，燃料棒就会过热，堆芯温度会持续升高。堆芯内的冷却水汽化后，水位会持续下降，同时蒸汽会导致压力容器和安全壳中的压力升高。最终，燃料颗粒包壳管（锆合金材料）熔化，与水发生化学反应而产生大量氢气。除非采取有效措施，否则即使反应堆已经停止反应，仍然有可能在数十小时内爆炸。为了防止这种情况，需要释放安全壳内的蒸气（排气泄压）来降低安全壳内的压力。但是，排气本身会释放放射性物质，所以这只能作为避免最坏情况的最终手段。通常的泄压方式称为湿式排气（也被称为PCV排气），其中安全壳中的蒸汽排出前会经过压力抑制室中储存的水，以除去大部分放射性物质，然后才释放到外界环境中。干式排气直接将蒸汽释放到外界，会比湿式排气释放更多的放射性物质。
由于停电，反应堆的冷却功能失效，而且指示反应堆状态的各种仪表也无法运作，再加上缺少照明和通讯功能，使得处理事故极为困难。海啸来袭后，核电站现场还散乱着大量砖瓦碎片、车辆与油罐等障碍物，阻碍救灾物资和车辆。持续的海啸警报和反复发生的余震也经常迫使现场人员中断工作。
最早停止冷却的1号机于事故发生第二天即发生堆芯熔毁、导致氢气爆炸；2号机由蒸汽涡轮驱动的堆芯隔离冷却系统（RCIC）于事故后继续运行3天；而3号机组的冷却系统则因还残有备用电池提供的直流电源而继续运行了2天。这是因为2号机与3号机在设计时考虑到了全厂停电的情况，配备的隔离冷却系统（RCIC）与高压注水系统（HPCI）都由蒸气涡轮机驱动，即使完全失去交流电源也能持续运行。
在停电时间超过核电站设计的最长时限8小时后，备用电池开始耗尽。地震和海啸造成的交通壅塞导致电源车延误，而在抵达现场的62辆电源车中，又只有一辆与核电站的电压相匹配，使得电源车的输出严重不足；虽然地震发生后的第二天搭建了临时电缆以取代在核电站在海啸中被淹没的唯一的电力接收装置，但接通后仅6分钟就在1号机的氢气爆炸中炸毁；日本自卫队和驻日美军的发电车由于超重而无法通过直升机空运。在这些因素的影响下停电时间被大大延长。
1号机事故后续发展.
1号机位于）。地震后，用于冷却堆芯的隔离冷凝器（IC）于14时52分自动启动，但为避免压力下降过快导致堆芯损坏，工作人员开始手动操作隔离冷凝器（反复打开和关闭阀门）。然而海啸于15时半左右到达核电站，在15时50分淹没备用电池，仪表、阀门同时失去电源。隔离冷凝器在阀门打开的情况下可以自发地持续工作，不依赖电源，但由于之前被反复手动操作，阀门是否仍然打开已经未知。后来东京电力派人查看隔离冷凝器的排气口，发现“只有模模糊糊的一点蒸气”，这才确认了隔离冷凝器不在工作。东京电力在17时出动电源车，由于地震和海啸造成的堵车而无法前进，18时20分向东北电力请求帮助后，电源车到达时已是22时，这时又遇到海啸和电源电压不一致的问题，结果到第二天的3月12日15时为止也没有连接上电源。
另一方面，11日19时30分1号机的燃料棒由于冷却水蒸发引起的水位下降而完全暴露在空气中，堆芯开始熔毁。20时50分启动的柴油驱动泵也在第二天的12日1时48分停止运行。所有燃料棒在第二天12日6时左右时融毁。综上所述，1号机在地震发生后5小时内燃料暴露，15小时内堆芯熔毁。
11日从傍晚至夜间，隔离冷凝器一直处于停止状态，但东京电力误以为隔离冷凝器还在持续工作（参见后文）。11时23分左右，检测到1号机堆芯压力异常上升，安全壳的压力已经高达设计强度的1.5倍。3月12日0时6分左右，厂长吉田昌郎下达了准备实施排气泄压的指示。
3月12日，经济产业大臣海江田万里在了解各种风险（如放射性物质向大气中大量泄漏，或者用于防止氢气爆炸的氮气泄漏）后，下达了实施排气泄压的命令。内阁总理大臣菅直人也在视察核电站时指示尽快进行排气泄压工作。在操作手册本身的缺陷以及厂房内强辐射的影响下，泄压进行得十分艰难。最终，在14时30分确认泄压成功 。
1小时后的3月12日15时36分，1号机组反应堆厂房发生氢气爆炸。爆炸的瞬间被（位于）的公共摄影机捕捉，该摄影机自2000年被福岛中央电视台设置在核电站旁约17公里处。影片中的1号机爆炸发生时没有可见的火焰，爆炸后有白烟在地面上扩散开。氢气爆炸的原因有多种说法，如破损的堆芯向反应堆厂房充满氢气；或进行泄压操作时含有大量氢气的蒸汽流入反应堆厂房的操作室。
3月12日15时40分，福岛中央电视台拍摄的影片仅在福岛县当地播出。1小时10分钟后的16时50分于日本新闻网在全国网络播出。总理官邸通过这个影片知晓了实时情况。这个影片目前已在全球传开，但发生当日在日本国内播出的电视台只有日本新闻网。
氢气爆炸中飞出的碎片不仅造成了人员受伤，还使得2号机水泵电缆铺设作业功亏一篑。爆炸时喷出的气体使2号机的脱落板脱落，反应堆厂房内部暴露在外。
3号机事故后续发展.
3月12日11时36分，3号机的备用电池仍有电，但是堆芯隔离冷却系统（RCIC）出现问题，导致冷却停止。一小时之后的12时36分，高压注水系统（HPCI）检测到隔离冷却系统异常停止而接替运行，并持续了约14小时。但高压注水系统直接向堆芯注水，当堆芯压力过高时不能持续，于13日2时42分被手动停止。如果要切换到柴油驱动的消防泵，就必须先打开主蒸汽泄压安全阀（SR阀），降低过高的堆芯压力。但安全阀又无法打开，冷却中断了大约7小时。
结果，在3月12日4时15分，堆芯开始暴露在空气中。8时41分进行了排气泄压操作。1小时后，由消防车提供水源，柴油驱动的消防泵终于开始注水。但是水源很快就在12时20分用尽。13时12分换用海水继续注水，但水位仍然不足以覆盖燃料棒。3号机的堆芯熔毁从3月13日上午5时半左右开始。3月14日7时左右，大部分燃料已穿过压力容器落入安全壳。
3月14日11时1分，反应堆厂房的操作台上方发生了与1号机组一样的氢气爆炸。乏燃料池附近立刻燃起大火，黑烟滚滚上升。大量的砖瓦被抛向数百-{米高}-空，造成7人受伤，抢险作业也遭中断。其后数日内，3号机组厂房上经常能看到黑烟。储存废弃核燃料的乏燃料池被推测已经沸腾，因此自3月17日开始，自卫队通过直升机和消防车向燃料池注水。3号机厂房氢气爆炸时炸断了通向排气筒的排气管，大量放射性物质通过管道泄漏到厂房周围。在氢气爆炸后的影像中可以确认排气管破裂。
2号机事故后续发展.
停电前2分钟的11日15时39分，堆芯隔离冷却系统（RCIC）被手动启动，此后继续运行了3天。启动隔离冷却系统时必须要有直流电源。如果在停电之前未能成功启动，极有可能导致堆芯失去全部冷却能力，立刻造成堆芯损坏。
隔离冷却系统于14日13时25分停止运行。19时过后，安全壳干井压力开始上升，21时左右发现压力容器和安全壳的压力基本相同，可以推断压力容器已经破损。虽然考虑了2号机也会产生氢气的情况，然而实际上由于1号机爆炸中2号机的脱落板脱落，氢气从开口释放到外部，最终没有发生氢气爆炸。东京电力尝试进行湿式排气与干式排气，均以失败告终。考虑到这次压力容器的破坏可能要比之前的大出几个数量级，东京电力向政府申请从核电站撤离所有工作人员以确保安全，但该申请被认为具有「全面撤退」的意味而遭到拒绝（详请参照后文） 。安全壳的压力在600-700kPa的高压下（约设计强度的1.5倍）保持了至少7小时。
15日6时14分左右，突然传来巨大的爆炸声，同时压力抑制室的压力计的数值骤降到0。考虑到压力抑制室可能已经破损，东京电力要求全员撤离核电站，现场只留下最少数量的必要人员。然而后来发现其实只是压力计故障，爆炸声是同时间段的4号机氢气爆炸。根据东京电力对地震仪解析得出的结论，爆炸声发生的准确时间是6时12分，位置来自4号机。这一时间段发生的爆炸声只有这一个。也有人认为此时2号机压力抑制室实际上已经损坏。
15日7时25分，安全壳内仍然保持在730kPa的高压。11时25分检查员返回核电站后发现压力已经低至155kPa，由此推断安全壳破损发生于这段时间。15日从2号机泄漏的放射性物质是整起事故中最多的，这是因为与1号机和3号机都成功进行排气泄压的情况不同，2号机未能排气泄压，所以放射性物质直接从安全壳泄漏。但还没有达到吉田所长所担心的「决定性的破坏」，回避了最严重的情况。这一天泄漏的大量放射性物质最初被北风吹向关东地方，后来风向变为东南风，傍晚随雨落入土壤，形成了沿核电站西北方向延伸的带状高浓度污染区域。
4号机事故后续发展.
15日6时14分左右，突然传来一声巨大的爆炸声，伴有强烈的震动，紧接着发现4号机反应堆厂房已经破损。虽然也可以推断4号机反应堆厂房也发生了氢气爆炸，但不像1号与3号机一样留下了爆炸时的影像。4号机当时停机进行定期检查，堆芯没有装载核燃料。但3号机与4号机共用一个排气筒，推测3号机泄漏的氢气通过连接排气筒的管道进入4号机，从而引发爆炸。由于当时全厂停电，切换阀门的动作停止，氢气得以从3号机泄漏入4号机。像1、2、3、4号机这样相邻的反应堆厂房之间共用排气筒的设计后来也被指出存在问题。氢气爆炸导致4号机的乏燃料池暴露在外。乏燃料失去冷却水也同样会过热，不过冷却水位还足以淹没乏燃料。15日9时38分确认厂房内发生火灾，到11时自然熄灭。16日5时45分左右再次出现火情，6时15分又发现熄灭。当时由于旁边的3号机附近辐射量极高，无法前往现场确认。
5-6号机事故后续发展.
5-6号机所处的位置比1-4号机高，海啸造成的影响更小。只有一台设置在6号机高处的柴油发电机没有在海啸中损坏，一直正常工作，这台发电机在后来被5号和6号两个机组轮流使用，避免全厂停电，从而保证核燃料的冷却（请参考#地震と津波による电源丧失と原子炉の破损の进行）。1-4号机所处的位置原是海拔35米的丘陵，在修建核电站时铲平为接近基岩的海拔10米（详见），所以备用电源都设置在地下一层。5-6号机的海拔高度为13米，而福岛第二核电站的海拔高度为12米。海拔高度的差异与海啸损害的程度直接相关。在比较高的5号机附近还拍到核电站周围逐渐被海啸覆盖的画面。
事故后各反应堆状态.
2011年5月24日，东京电力发文称，根据测得的压力数据，在1号机安全壳发现有直径7厘米的孔，2号机的安全壳有两个直径10厘米的孔。这说明事故可能不仅是堆芯熔毁，还可能进一步造成了堆芯熔穿。
同年5月26日，东京电力发文称，5月20日测量显示1-3号机每个机组都产生1000kW-2000kW的衰变热，地震之后半年内一直保持在1000kW左右。铀燃料熔化了包壳，仍在继续从压力容器、安全壳以及管道的破洞、2号机压力抑制水池的破洞中向外部环境中泄漏放射性物质。3号机堆芯使用的燃料是制成的MOX燃料，除了铀以外还含有钚，因此其对大气、海水和地下水的泄漏被尤为关注。
2015年，使用缈子对反应堆内部进行透视，结果发现1号机的核燃料全部融毁并落入压力容器底部，同时也有一部分从压力容器底部漏到安全壳底部。2号机的燃料中有七成以上融化后落入容器底部，2016年7月调查发现落下的核燃料大都在压力容器的底部。另根据2014年东电的分析，3号机大部分的核燃料都穿过压力容器的底部落入安全壳。
2019年2月13日，东京电力使用机器人调查了2号机中沉积物的硬度。这些沉积物被认为是熔毁的核燃料。这次调查是对堆芯熔毁的1-3号机进行的首次接触调查。根据策略，调查结果将用于帮助确定核燃料取出的计划。计划中，取样调查将在2020年下半年进行。核燃料的取出预计将于2022年正式开始。
善后工作及后续.
初期作业.
善后工作的目的是将反应堆保持在低温停止状态，具体措施是通过水泵车或架设临时水泵，将冷却水注入堆芯与乏燃料池后再进行排水。初期水源直接使用海水，后来改用福岛县双叶郡大熊町的水坝贮藏的淡水。7月上旬，虽然该工作尚未完成，但已从一直以来单纯的注水排水转为了冷却水循环（使用阿海珐和除污设备进行）。8月，东芝等公司开发的更进一步加强了处理能力。此后一直在努力解决相关问题。
现场的工作人员和技术人员在苛刻的条件下进行着事故善后工作。而由于初期共有50位人员进行善后，他们因此被赞誉为「福岛50死士」。
修理汽轮机厂房前必须排出污染水，所以堆芯注水工作、汽轮机排水工作与使用机器人进行的调查工作同时进行。反应堆厂房内有极高的辐射，现场人员无法进入，管道故障状况的调查与故障维修变得难以进行。并且由于很多仪表及电气系统都发生故障，现场人员无法把握反应堆的详细信息。为了帮助现场人员分析情况，「」被投入使用，以进行调查与信息收集工作。
4月17日，东京电力发布从2011年10月开始到2012年1月为止的善后工程表，将堆芯低温停止分为了2个步骤。进行的顺序主要是：
为了减少妨碍工作的辐射，同时减少空气污染，进行以下措施：
2011年12月16日，日本政府称反应堆达到低温停止状态，宣布「核电站的事故已经结束了」。福岛县知事对此表示反对。
2013年3月18日，1、3、4号机与共用乏燃料池突然停电，暂时失去冷却循环能力。20日清晨修复了配电箱，恢复了冷却能力。
核污水泄漏及处理.
2013年7月22日，在事故发生之后两年又几个月，东电首次承认福岛核污水放射性污水正泄漏流入太平洋，证实了渔民与核子监督机构的专家多年的怀疑。8月20日，核电站又发生一起意外，导致多达300吨的高辐射浓度污水从污水储存槽外泄。这污水足以危害附近工作员工的健康。这次污水外泄事故被评为国际核事件分级表中的第三级。8月24日，东电表示，导致福岛第一核电站蓄水罐大量泄漏放射性污水的原因是由于蓄水罐变形。此前东电曾经用橡胶圈对蓄水罐进行了密封，防止蓄水罐变形，但是，近日橡胶圈可能已经因老化而丧失功能。8月26日，安倍政府采取紧急措施，直接出面解决外泄问题，显示政府对东电缺乏信心。9月3日，日本政府准备投入470亿日元经费阻止污水外泄，并且建设冻土墙与除污装置。9月19日，日本首相安倍晋三亲自视察核电站并且作出指示，除了先前除役的四个反应炉以外，完好但停机的第五、六号反应炉也应报废，专心处理污水问题。
2012年10月，东芝研发了能从污染水中除去氚以外62个核素的「多核素除去装置」ALPS（英文：Advanced Liquid Processing System，直译作「高级液体处理系统」，日文简称：アルプス，与日语「阿尔卑斯」谐音）。2013年3月25日，原子力规制委员会根据运行实验的评价批准了对原子炉施设保安规定的修改以进行试运行，并发表文章称东电的试运行（热实验）将在月内开始。ALPS拥有3个系统，每天能处理250吨污染水。其中1个系统在3月下旬开始进行运行实验。4月开始试运行的A系统，在6月15日由于储水罐被腐蚀而发生了漏水的问题。7月25日，东电明确了问题所在：储水罐厚约7毫米的焊接部分，在被污染水所含的氯离子和次氯酸腐蚀后，出现了细微的裂痕。因此，东电决定在罐子内放入橡胶，对于已经开始试运行的B系统，也在8月初停止运行并对储水罐进行修补。还没有开始试运行的C系统同样采取此修补措施。至此，全部系统都已停止。9月中旬计划重新启动1个系统。预计在年内开始正式运行。由于氚无法去除，有计划将掺有氚的污染水进行稀释后排放到海洋中，但有很多渔民对此持反对意见，而且难以确定排放的具体时期。在这一点上，东电方面坚称氚是安全的，但对此有很大争议。
自2014年起，东电公司开始在事故反应堆周围的地下建造冻土屏障，以阻止反应堆中残余的核燃料污染地下水；然而在2016年，东电公司承认该屏障只能「减缓」受污染地下水的渗透而不能完全阻止。至2020年，每日流入的地下水、雨水等从2014年的约440 m3降至约100 m3，而每日生成的污染水由2014年的约540 m3降至约140 m3。
到2021年3月，核电厂区域共存有125万立方米的核废水，经净化系统处理后去除了放射性同位素（除了氚），符合当地排放至大海的标准。截至2020年11月，共有27%的经净化废水达到排放标准，其余73%需要继续净化。然而，氚无法从水中分离。2019年10月，水中的氚含量已达到约856TBq，平均浓度达每公升0.73MBq。专家认为，在一年时间内将废水全部排放，当地人吸收的辐射量仅为0.81微希，而采取蒸发方法的辐射量为1.2微希。相比之下，日本人每年都会吸收2100微希的自然辐射。国际原子能机构认为估算数字准确，并建议须尽快制定核污水的处理计划。尽管辐射量可忽略不计，日本委员会仍担心污水会对当地经济造成影响，特别是渔业和旅游业。2021年2月9日，和公开反对排放计划，得到渔民、当地县理事会及济州道知事元喜龙的支持。日本共产党也对排放计划表示强烈反对。
尽管受到各方反对，日本政府还是于2021年4月13日正式宣布排放核污水，预计在两年后进行污水排放。
2021年9月中旬以来，福岛核电站的冻土屏障出现异常升温。
2021年11月2日，原子能管制委员会宣布，2020年至2021年期间在福岛核电站周围水域进行的海洋监测中，一直错误地设定放射性物质的监测下限值。发生错误原因是因为2020年5月更换监测实施单位时没有正确传达监测规范。
2022年7月22日，日本原子能规制委员会宣布，批准东京电力公司福岛第一核电站核污染水排放计划，若东电公司的排放计划获得福岛县等地方政府和相关渔业从业者的同意，东京电力公司即可动工建设海底隧道等排放设备，实施排放计划。
2023年8月24日起开始排放福岛核电厂的放射性污水，为期30年。因核污染水曾直接接触核反应堆堆芯，此行为引发周边海域的国家严重关切。有84%的韩国人不希望排放核污水。
放射性物质的泄漏、扩散与污染.
事故中的排气、氢气爆炸、安全壳损坏、冷却水泄漏等等事件，使得放射性物质泄漏到了大气、土壤、水坑、井、海水以及地下水中。核污染随后在日本国内外扩散开来。
福岛第一核电站从3月14至16日泄漏的放射性物质最多，3月20日至23日的泄漏量次之。3月15日前后的泄漏主要来自于2号机，但是3月20日开始的泄漏原因尚不明晰。
放射性物质的扩散及在土壤中的沉积情况与风向及降水有密切联系，因此不同的地方即使是与核电站距离相同，放射量也会有很大的不同，污染扩散的形状也并不是通常所认为的圆形。从14日深夜到15日凌晨泄漏的放射性物质顺着西南偏南风吹向茨城县，随后风向逐渐转为正西。最终放射性物质随雨落入土壤，在群马县北部和栃木县北部造成污染。15日下午，含有放射性物质的雨落在福岛县中通区域，夜间则落在核电站西北方向的区域，在这两个地方造成了高浓度的核污染。3月20日下午，辐射雨落在宫城县和岩手县交界处附近。3月21日夜间至22日凌晨辐射云顺着南风扩散到茨城县南部和千叶县北部（柏市附近）。
后来发现，从3月14日到15日左右从核电站中泄漏了放射性碘-131。14日2号机事故中泄漏出超过正常值2,500倍（10,000Bq/m³）的放射性碘，最初顺风吹向大海，3月15日0:00风向转为南风，随后依次经过了茨城县和栃木县。这与先前SPEEDI所预测的铯扩散的区域完全不同。
福岛第一核电站正门附近的辐射量到3月12日4时00分为止都是正常范围内的0.07微西弗（μSv/h）。但到了4时30分，测得的辐射量升高到0.59μSv/h，7时40分再次升高到5.1 μSv/h，15时29分在1号机西北场地更是高达1,015 μSv/h。3月14日深夜开始出现了更高的数值，15日9时00分测得的最高值已至11,930μSv/h。15日10时22分在3号机附近测到了每小时400毫西弗（400,000μSv/h）的超高数值。此后辐射量开始逐渐减少，5月2日21时正门附近仅测得45μSv/h。
事故之后在各地测到的最大辐射值为：福岛县浪江町赤宇木170μSv/h，福岛市24.24μSv/h，栃木県宇都宫市1.318μSv/h，东京都新宿区0.809μSv/h。事故发生以前，日本平时的辐射量在0.025～0.15μSv/h左右。
根据东京电力及（国会事故调）对事故中向大气中泄漏的各种放射性物质量的报告，稀有气体泄漏了500千兆贝克勒尔（500PBq），碘-131泄漏了500千兆贝克勒尔，铯-134泄漏了100千兆贝克勒尔，铯-137泄漏了100千兆贝克勒尔。将碘-131与铯-137加起来，换算值相当于放射性碘900千兆贝克勒尔，与切尔诺贝利核电站事故的5200千兆贝克勒尔相比，大约是六分之一。此外，根据原子能安全保安院在2012年2月16日发表的报告称，泄漏的放射性物质有480千兆贝克勒尔。在2011年8月22日发表的报告中则是570千兆贝克勒尔。
另外，根据东京电力的报告，根据水量与浓度可以推算出，从2号机泄漏的高浓度污染水中含有3300千兆贝克勒尔放射性物质。高浓度的污染水中有一部分泄漏进入海洋与地下水。
截止至2011年10月13日，在东北地方、关东地方与甲信越地方总共13个都/县里，土壤中累积的铯-137与铯-134仍然超过1万贝克勒尔/米（根据一项1999年以后的调查，事故前土壤中铯-137的最大值为长野市的4,700贝克勒尔/米）。另外，福岛县仍然约有1,800km的地区年平均辐射量大于5毫西弗（1.0μSv/h），其中还包括约500km辐射量大于20毫西弗（3.8μSv/h）的地区。事故后指定的避难地区是以20毫西弗为基准的，因为这是居民的年辐射剂量上限。2012年12月，政府将年平均辐射量1毫西弗（0.23μSv/h）以上的8县102市町村指定为「污染状况重点调查区域」并展开除污工作。
虽然这起事故之前，反应堆内的核燃料是东京电力的所有物，但根据东京地方法庭的判决，事故后泄漏的放射性物质的所有权属于所附着土地的主人。
指控.
2019年9月19日，东京地方裁判所对东京电力公司3名前高管福岛核事故责任案做出最终判决，认定东京电力公司前会长等3人无罪。检方先前认为东京电力公司预测了发生巨大海啸的可能性，但没有采取应有对策，要求判处东京电力公司3名高管5年有期徒刑。被告辩护律师则称，被告无法预料到巨大海啸，即使采取对策也无法防止事故发生。无罪判决宣布后，原告支持者在东京地方裁判所外进行了抗议。此后，检察院方的指定辩护律师提起抗诉，在2022年6月6日的庭审会上，检方表示被告人是可以预见海啸来袭的，理应有所对策，并表示一审的裁决存在事实上的谬误；另一方面，被告表示己方无罪。当日法庭宣布停止审议，检方律师表示此案或于2022年冬季宣判。
2022年6月17日，最高裁判所宣布了对该事故的国家责任认定与国家赔偿的四起集体诉讼案的裁定，表示国家不承担此次事故责任，理由是日本政府于2002年的关于地震预测的长期评估中未能预想到会发生此次事故中规模的地震与海啸，假设日本政府为防范事故的发生，要求了涉事企业采取妥当措施，发生事故的可能性依旧会很高。同时，媒体认为此次裁决将对日本全国范围内的约三十起此类诉讼案件产生影响。
2022年1月，部分曾住在福岛的日本民众向东京地方法院提起集体诉讼，他们以受到福岛第一核电站事故带来的放射性物质影响而患甲状腺癌为由，向东京电力公司索赔。2023年9月13日，东京地方法院再次开庭审理此案。
辐射影响.
事故中发生的氢气爆炸事件令日本政府不得不下令使用海水来冷却反应堆。事故发生后，东京电力公司为了促使核反应堆降低气压而将堆内气体排放到大气层，为了冷却核反应堆而向堆内注入大量冷却水，之后又排放入大海。这些危机处理措施以及其它的意外与失控事件使得福岛核反应堆内的放射性物质持续大规模泄漏。3月12日，日本内阁官房长官枝野幸男发布紧急避难指示，要求福岛核电站周边10公里内的居民立刻疏散，以免遭受核辐射的影响，在第一次转移约45,000人以后，枝野幸男又宣布避难半径扩大为20公里。英、法等国顾虑到辐射性污染的危险扩散，也分别通知国民考虑尽快离开东京。福岛核事故更导致在全世界都测量到微量辐射性物质，包括碘-131、铯-137（半衰期为30年）在内。大量放射性同位素因此核事故释入太平洋。
由全面禁止核试验条约组织筹备委员会（Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization，CTBTO）所主管的一套专门侦测核子爆炸的监测系统，能够全球追踪从损毁核反应堆释出的放射性物质扩散状况。超过40所CTBTO放射性核素监测站都已侦测到从福岛核反应堆释出的放射性同位素。CTBTO的183个会员国都可得到这监测数据与分析结果。大约1,200个科学与学术机构现正共享这服务。
3月12日，远在福岛核电站200 km以外的高崎市的CTBTO监测站最先侦测到放射性物质。3月14日，放射性物质已散布到俄国东部，两天之后，更飞越太平洋抵达美国西海岸。到15日，整个北半球都可侦测到微量放射性物质。4月13日，位于南半球的CTBTO监测站，包括澳洲、斐济、马来西亚、巴布亚新几内亚等在内，也侦测到放射性物质。
根据专家透露，此次核事故释出的放射性物质大约是车诺比核事故的十分之一。文部科学省于2012年3月发布的一份报告表示，福岛核电站释出的放射性尘埃大约已弥散车诺比核事故的十分之一距离。根据挪威空气研究学院（Norwegian Institute for Air Research）完成的一项研究，对人体健康影响甚大的铯-137在这次事故总共释出剂量大约是车诺比核事故的40%。
2011年3月，日本政府官员宣布，在东京与其它5个县府境内的18所净水厂侦测到碘-131超过婴孩安全限度。2011年7月，日本政府尚无法控制防止放射性物质进入国家食粮，在200 英里范围内，包括波菜、茶叶、牛奶、渔虾、牛肉在内，很多食物都侦测到放射性污染。2012年情况有所改善，包心菜、稻米、牛肉，没有检验发现显著放射性。东京的消费者安全认证并接收了一批福岛生产的稻米。
2011年8月24日，日本原子力安全委员会（Nuclear Safety Commission，NSC）公布因福岛事故而排气释出的放射性物质总量的重新计算结果。从3月11日至4月5日，总量降低为130 PBq （拍贝克勒）碘-131，11 PBq铯-137，大约是车诺比总量的11%。早先估计分别为150 PBq、12 PBq。
2011年9月8日，日本原子力研究开发机构（Japan Atomic Energy Agency）、京都大学与其它学院的日本科学家工作团队发表排入大海的放射性物质总量重新计算结果。从3月后期至4月，总量是15 PBq碘-131与铯-137，是东电估计数量4.72 PBq的三倍，这是因为东电只计算了4月、5月排入大海的总量，加上由于大量飞浮空中的放射性物质会以雨水形式进入大海，因此必须重新计算。
根据东电，2011年9月前半月，从核电站释出的放射性物质估计为200 MBq（百万贝克勒）每小时， 大约是三月事故发生初期辐射水平的四百万分之一。
根据法国辐射防护与核安全研究所（Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire）于2011年10月发表的报告，从3月21日至7月中期，大约有27PBq的铯-137释入大海，大多数（82%）是在4月8日前释入大海。这是有史以来，观察到的最大量人造放射性物质释入大海。由于福岛海岸附近涌流著全世界最强劲的海流，令污水远布太平洋，造成放射性物质大量弥散。从分析海水与海岸沉积物的测量数据，科学家认为，至2011年底为止，核事故造成的后果并不严重，海水放射性浓度很低微，沉积物放射性累积有限。但从另一方面来看，在核电站附近，沿著海岸，显著的海水污染可能会继续一段时间，因为表面水会流过污染表土，将放射性物质传输进入大海。有些海岸区域可能会拥有比较不良的稀释特性或沉积特性。最后，还有一些可能存在的放射性物质，例如锶-90或钸，尚未被仔细观察研究。近期观察显示出，在福岛海岸区域捕获的一些海产物种（大多数是鱼）持续被污染。经过一段时间后，对于铯污染最为敏感的生物应属滤水生物和食物链上端的鱼类，因此，持续监督在福岛海岸外捕获的海产是明智之举。
2012年5月24日，东电公布福岛核事故所释出的辐射量。从2011年3月12日至31日估计总共有5×1017 Bq碘-131、1×1016 Bq铯-134与1×1016 Bq铯-137释入大气层。从4月到年底所释出的辐射剂量是3月份的1%，可以视为微不足道。从2011年3月26日至9月30日，共有18×1015 Bq释入大海；共有1.1×1016 Bq碘-131、3.5×1015 Bq铯-134、3.6×1015 Bq铯-137释入大海。
2012年5月，东电报告，2011年3月至少900 PBq释入大气层。2012年8月，研究员报告，住在核电站附近的一万居民受到少于1毫西弗很多的辐射，远小于车诺比居民。1毫西弗辐射剂量被视为在安全限度内。
2012年10月，科学家分析日本农林水产省数据后总结，核电站仍旧泄漏放射性物质进入大海。在那附近不应从事渔业，在捕获的鱼类体内量度到的放射性铯元素辐射水平仍旧相当高，不比在事故发生后那几个月内的辐射污染低。2012年10月26日，东电承认，虽然由于反应炉地下室都积满了冷却水，辐射水平已趋稳定，但仍不能排除辐射泄露进入大海的可能性。东电正在建造一道2,400英尺长、100英尺深的钢铁与混凝土围墙，在反应炉与大海之间，预期可在2014年中完工。2012年8月，在福岛海岸附近捕获的两条六线鱼被测量到含有25,000 Bq铯-137每公斤鱼重，这是自从事故发生以来，量度到最高铯剂量的一次，是政府安全限度的250倍。
2013年2月，世界卫生组织发表报告，总人口癌症发病率预期不会出现显而易见的增加，但是某些特定族群如婴儿可能会出现较高癌症发病率。例如，居住在浪江町与饭馆村的婴儿在核事故发生后第一年大约受到12至25毫西弗有效剂量。因此，女婴估计会得到乳癌、甲状腺癌（thyroid cancer）的机率分别会增加6%、7%，男婴估计会得到白血病的机率会增加7%。这是相对发病率，不是绝对发病率。例如，由于甲状腺癌的基础发病率很低（0.75%），虽然发病率增加很多，呈现的只是极少量绝对发病率的增加（0.5%）。另外，参与核事故救难的紧急员工中，可能三分之一的员工罹患癌症的机率会极微幅地增加。
2021年12月14日，日本海洋研究开发机构的研究人员研究发现，福岛核事故泄漏的放射性物质已经扩散进入北冰洋。
设计问题.
在1960年代，通用电气（GE）开始生产的加压沸水反应炉采用了马克1型围阻体，并使用了建造容易，较小、较廉价的设计结构。这种反应炉称为「马克1型反应炉」。福岛第一核电厂的6座反应炉之中，有5座是马克1型反应炉。在大地震与大海啸之后，由于冷却系统故障，有几座马克1型反应炉遭遇了炉心熔毁的命运。
1980年后期，通用电气自1975年以来的内部文件曝光，内容指称马克1型反应炉未经足够测试、存有影响安全的设计瑕疵，导致数家公用事业公司、发电厂经营者曾打算对通用电气提告。期间，美国核电厂已针对所有马克1型反应炉进行改造，增加了排气系统，以便在过热的状况下尚能降压。在诸多瑕疵当中，马克1型围阻体的低围阻容量设计最为人诟病，就像福岛第1核电厂现正经历的状况，这种设计经不起爆炸，以及氢气膨胀的冲击。
前通用电气工程师戴尔·布瑞丹鲍（Dale Bridenbaugh）提到，「马克1型反应炉的设计尚未能承受重大意外中可能面临的负担」，35年前他因担心核子反应炉的安全设计问题而提出辞呈。布瑞丹鲍表示：「当时，我不认为各家电力公司审慎重视这个问题。我觉得，在完成分析之前，有一部分核电厂应该关闭，但通用电气和各家电力公司都不想这么做，我只好离开」。
通用电气说法.
通用电气水电部门发言人麦可·特图原（Michael Tetuan）说：「马克1型反应炉是该行业之内的主力，拥有40多年的安全可靠记录，从来没有哪一个马克1型围阻系统出现过缺口」。3月14日，另位发言人詹姆斯·希利（James Healy）表示，该公司在北卡罗莱纳州威尔明顿的一个指挥中心，已经有工程师待命，随时准备为福岛第一核电站提供援助，一起努力控制住事故。
通用电气日立核能（GE Hitachi Nuclear Energy）工程师詹姆斯·克拉珀（James Klapproth）表示，福岛核电厂已经设有排气系统协助释放压力。通用电气并未说明马克1型反应炉的设计是否足以承受福岛第一核电厂所遭遇到的一连串事故，包括规模9.0大地震、伴随的大海啸和造成的一系列设备损毁。
其他观点.
官方.
1972年，美国原子能委员会安全检查官史蒂芬·韩纳尔（Stephen Hanauer）认为，马克1型反应炉所引起的安全疑虑难以接受，并建议停止生产更多这类型反应炉。稍后同年，美国核能管理委员会（前身是原子能委员会）的未来首长约瑟·亨德利（Jeseph Hendrie）表示，值得考虑禁止马克1型反应炉，但由于当时这型反应炉颇受核能发电产业和监管官员的关爱，如果此时下达禁止令，核能发电的时代可能会跟著告一段落。
1980年代中期，核子管理委员会官员哈若德·滇顿（Harold Denton）曾断言，一旦发生事故造成燃料棒过热与熔毁后，马克1型反应炉爆炸的机率高达90%。
学者.
伦敦帝国学院核子工程中心主任罗宾·葛林姆斯（Robin Grimes）表示：「40年前就是为了方便才如此做，当时的设计准则强调方便性比安全问题更重要」、「就我所知，马克1型反应炉是唯一以那种方式建造的反应炉。这是很糟的决定，我们正在承受这个糟糕决定造成的后果。这真的是非常奇怪的设计」。
关于福岛第一核电站在震灾发生后的一连串事件，麻省理工学院的约瑟夫·欧何曼博士（Dr. Josef Oehmen）写了一篇文章《为什么我不担忧日本的核子反应炉》，全文源于他写给住在日本亲戚的一封电邮。后被转贴在部落格，并引起了极大的回响。
根据加州大学戴维斯分校教授亚历山大·纳弗洛斯基（Alexandra Navrotsky）分析，在这次核事故中，核电厂被迫使用海水作冷却剂，可是海水会腐蚀核燃料棒，形成带有铀元素的原子簇，一旦这原子簇被传输至大海，可以长时间存留于附近海域，令核污染问题变得更加严峻。
专家.
布瑞丹鲍表示：「我为正在那里（福岛第一核电厂）设法处理问题的人感到同情。另一方面，福岛核电厂目前情况不能说是马克1型围阻体所直接造成，而是来自地震、海啸，以及马克1型围阻体的容错性比某些其他类型反应炉低的直接影响结果」，并认为日本这一次所遭受到的超级灾难，远超过工程师所预期的风险。
国际反应.
福岛第一核电站事故对几年来正在复兴的核能造成了很大的冲击。这种复兴部分是由于石油价格攀升刺激的，部分是由于更安全的反应堆设计，部分是由于全球变暖迫使各国寻求化石燃料的替代方案。
这个冲击在发达国家最为强烈。几个国家对日本的这起事故的反应是放弃重新启动乌克兰切尔诺贝利核事故之后就暂停的核计划的方案。发展中国家的反应更多样化。诸如马来西亚和泰国等国家放弃了它们的核计划，但是大多数仍然在寻求核选项。尽管一些国家已经宣布它们的计划正在进行重新评估，它们几乎没有表现出打算改变道路的迹象。
然而，福岛核事故已经带来了新的怀疑，出现了一些重要的教训，包括从需要确保充分考虑到自然灾害，到培养公众对负责核安全的组织（以及个人）的能力的信任的重要性。此外，福岛核事故刺激了对可再生能源的热情。
3月15日，因应福岛核电站事故的严重性和不确定性，中国驻日本大使馆及驻新潟总领事馆，立即采取一切可能的手段与措施，安排尚在重灾区的中国公民有序撤离，并安排大巴车前往宫城县、福岛县、茨城县、岩手县的指定地点接出中方公民，分别送到成田机场和新潟机场，并联系航班协助返回中国。3月中旬，因谣言「碘盐能够防辐射」的影响，中国部分地区出现了公众抢购碘盐的情况。而包括福建、广东等等地区，由于部分群众担心福岛核危机会影响食盐供应，于3月17日早上也出现抢购食盐潮。3月18日，应东京电力公司请求，中国三一集团免费提供一套价值100万美元的臂架的泵车。3月19日从长沙启程经上海运往大阪，于3月24日上午抵达日本，前往福岛第一核电站于4月1日参加放水任务。
香港特别行政区政府于3月15日晚上7时正对宫城县、福岛县、茨城县和岩手县发出黑色外游警示。就日本福岛核电站事故事态严重，呼吁香港市民切勿前往宫城县、福岛县、茨城县和岩手县等地；而身在当地的香港人则应密切留意当地政府的报导及相关资讯，尽量保障个人安全。3月17日许多地区食盐被抢购一空，香港食物及衞生局局长周一岳认为有投机者散播谣言，强调服用食盐过量会影响健康，呼吁毋须就核辐射杞人忧天。
福岛发生核事故后，澳门市政署宣布暂缓福岛食品的入口申请，福岛附近最高风险的9个县的食品，须符合进口卫生文件要求，以及附有由日本发出的辐射监控，才能进口。
因福岛一号核电厂事故等核安危机，台湾于3月11日将日本青森县、岩手县、宫城县及福岛县列入红色旅游警示灯号范围内。3月12日，台湾又增添北海道东部与南部沿海区域为红色警示区，暂时不宜前往旅游。。3月15日再将关东地方（含东京都）列入黄色旅游警示灯号。同日晚间更将东北地方、关东地方、北海道东部与南部沿岸全列入红色旅游警示，并将日本全国（除冲绳县）全纳入灰色旅游警示范围。行政院原子能委员会并于松山、桃园、小港等国际机场检测入境国民和国外旅客之辐射剂量。 行政院各部会亦加强检测日本进口各项商品，监测全国各地环境辐射值、公共给水、农粮产品，监控渔船作业海域并定期检测渔捞渔获辐射值。
2011年3月25日起，台湾宣布全面禁止进口福岛5县食品。2022年2月8日，宣布松绑日本福岛五县食品管制措施。
法国原子能安全委员会于3月15日将福岛核电站的灾情，列为国际标准的第六级，仅次于最高的第七级。法国于3月17日证实，其救援队因核辐射泄漏严重，已放弃在宫城县的救援工作。
将驻日外交官及其眷属撤往首尔与台北；为接应驻日外交官其眷属，美国在台协会于3月17日当日停办签证业务。美国西海岸各州居民在12日后出现抢购碘片、盖格计数器风潮，因为服用碘片（碘化钾）可以帮助人体不吸入放射性碘，而盖格计数器可以用来量度放射性物质。
将撤离南千岛群岛驻军。俄罗斯总统梅德韦杰夫、总理普京对上周五在日本东北海域发生的9.0级地震引发海啸并造成核电站爆炸的遭遇非常关注。普京表示说，日本是俄罗斯的友好邻邦，现在要搁置一切问题，尽力向日本提供帮助。 俄罗斯远东地区也出现抢碘酒现象。。
德国外交部于3月16日建议旅日德侨远离首都圈。3月18日至4月29日之间，东京的德国驻日大使馆将全体馆员和使馆业务暂时移至大阪的德国驻阪神总领事馆。
亦有部份国家暂将位于可能核灾区内的驻日大使馆迁往大阪。
2013年9月9日起，韩国禁止进口日本福岛核电站周围8个县生产的水产物品。
批评.
由于与民众联络沟通不良，并且未能有效地管理紧急事故，日本政府与东京电力公司饱受外国舆论界批评。而在事故多年后，日本政府却已催促灾民们尽快返乡并逐一停止对灾民的补助。日本人民对灾民们的关心亦逐渐淡化，甚至部分灾民遭受歧视，如同当年广岛和长崎的被爆者那样。同时部分灾民一直寻求对东京电力公司高管追究刑事责任。
2019年9月10日，日本环境大臣原田义昭表示，福岛核电站的数万吨污染水可能不得不释放到太平洋。2011年地震和海啸造成工厂损坏后，用于冷却受损燃料核心的水被储存在现场的巨型水箱中。但负责运营核电站的东京电力公司表示，它将在2022年耗尽水的存储空间。自福岛三座反应堆熔毁以来的八年间，每天都有大约200吨的放射性水从受损建筑物中抽出。原田义昭说，他的“简单意见”中唯一的选择是将水排入海中并稀释它。日本庞大的渔业以及邻国南韩强烈反对将受污染的水倾倒入海洋的想法。不久安倍内阁改组，继任环境大臣的小泉进次郎在福岛县访视时表示，核电站污水排入太平洋只是原田义昭个人感想，但已造成福岛县渔民不安，身为继任者要向大家致歉。