האסון הגרעיני בפוקושימה

האסון הגרעיני בפוקושימה הוא שמה של סדרת אירועים תאונתיים שאירעו בתחנת הכוח הגרעינית פוקושימה 1 ביפן, כתוצאה מנזקי רעידת האדמה בסנדאי, ב-11 במרץ 2011, והצונאמי שבא בעקבותיה. האסון הגרעיני בפוקושימה הוגדר כתאונה רבתי בסולם הבינלאומי לאירוע אטומי ורדיולוגי והוא, נכון ל-2019, אירוע התאונה החמור ביותר בעולם מאז אסון צ'רנוביל, שהתרחש ב-1986.
תחנת הכוח הגרעינית בפוקושימה מורכבת משישה כורים גרעינים המפיקים חשמל בעזרת טורבינת קיטור, אשר תוכננו על ידי חברת ג'נרל אלקטריק ותוחזקו על ידי חברת החשמל של טוקיו. בעת רעידת האדמה, כור מספר 4 היה ללא דלק גרעיני, בעוד כורים 5 ו-6 לא פעלו כיוון שהתבצעו בהם עבודות תחזוקה. פעולת הכורים הנותרים הופסקה אוטומטית עם התרחש רעידת האדמה, וגנרטורים לשעת חירום נכנסו לפעולה כדי להפעיל את מערכות הקירור והבקרה. הצונאמי קטע את החיבור שבין הכורים לרשת החשמל והציף את חדרי הגנרטורים לשעת חירום. עם הפסקת פעולת הגנרטורים הופסקה פעולת המשאבות החשמליות המזרימות מי קירור לכור, והכורים החלו להתחמם. נזקי רעידת האדמה וההצפות באזור הכורים, מנעו הגעת צוותי עזרה חיצוניים.
בשעות ובימים שחלפו מעת התאונה, הותכו לחלוטין כורים 1, 2, ו-3 כתוצאה מן החום האדיר שנוצר בהם. בעת שעובדי התחנה ניסו לקרר את הכורים ולהפסיק את פעולתם, אירעו מספר התפוצצויות מימן בתחנה. בהוראת הממשלה נעשה שימוש במי ים כדי לקרר את הכורים, דבר שהביא להריסתם המוחלטת. בעת שירד מפלס המים בבריכה שבה היו מוטות הדלק הגרעיני, החלו המוטות להתחמם. החשש מפני פליטת חומרים רדיואקטיביים לסביבה, הוביל להוראה לפנות את האוכלוסייה מאזור בקוטר 12 ק"מ מאתר התחנה, בעוד שהעובדים בתחנה, אשר נחשפו לקרינה רדיואקטיבית, פונו ממנה מספר פעמים, באופן זמני. זרם החשמל לחלק מן הכורים חובר באופן הדרגתי, דבר שאיפשר את הפעלת משאבות הקירור האוטומטיות.
בתחילה העריכו אנשי ממשל יפנים כי התאונה היא בדרגה 4 (תאונה בעלת השפעה מקומית) בסולם הבינלאומי לאירוע אטומי ורדיולוגי, אף על פי שסוכנויות מקצועיות בינלאומיות שונות טענו כי דרגת האירוע חמורה יותר. בהמשך הועלתה דרגת האירוע בהדרגה עד לדרגה המקסימלית, דרגה 7. ממשלת יפן וחברת החשמל של טוקיו ספגו ביקורת מן העיתונות הבינלאומית על שלא קיימו תקשורת נאותה עם הציבור ועל אלתורים במהלך הניסיונות להכיל את האירוע. ב-20 במרץ 2011 הכריז מזכיר ממשלת יפן, יוקיו אדנו, כי תחנת הכוח תיסגר מיד עם גמר הטיפול במשבר.
על פי הערכות ממשלת יפן, כמות החומר הרדיואקטיבי אשר שוחרר לאטמוספירה במהלך האסון הגרעיני בפוקושימה, היה כעשירית מן הכמות ששוחררה בעת אסון צ'רנוביל. כמויות משמעותיות של חומר רדיואקטיבי מתחנת הכוח אף חדרו לקרקע ולמי האוקיינוס השקט. במדידות שנערכו מטעם ממשלת יפן נמצאו רמות גבוהות ומסוכנות של החומר הרדיואקטיבי צסיום-137 במרחק של 30–50 ק"מ מתחנת הכוח. ממצאים אלה הובילו לאיסור על מכירת מוצרים חקלאיים מאזור זה ואיסור על שימוש במי ברז באזור זה לצורך הכנת מזון תינוקות.
כמה מעובדי תחנת הכוח נהרגו ונפצעו קשה במהלך האירוע. לא נגרמו מקרי מוות מיידי כתוצאה מחשיפה לקרינה רדיואקטיבית, אולם לפחות שישה עובדים נחשפו לקרינה שהיא מעבר לכמות החשיפה המותרת למהלך חיים שלם, ויותר מ-300 עובדים ספגו כמויות קרינה משמעותיות. ב-16 בדצמבר 2011 הכריזו שלטונות יפן כי הכורים בפוקושימה יציבים, אף שפעולת טיהור האזורים המזוהמים סביב הכורים, והפסקה כוללת של פעולתם, תיקח עוד עשרות שנים.

דרישות קירור

כורי כוח גרעיניים עובדים בדרך של ביקוע אטומים, בדרך כלל של אורניום, בתגובת שרשרת גרעינית. הכור ממשיך לפלוט חום גם לאחר שתגובת השרשרת פסקה כתוצאה מדעיכה רדיואקטיבית של איזוטופים לא יציבים, תוצרי הביקוע אשר נוצרו בתהליך זה. לא ניתן להפסיק דעיכה רדיואקטיביות זו של איזוטופים לא יציבים ואת החום הנפלט ממנה. מיד לאחר הפסקת פעולת כור כוח גרעיני, החום הנוצר מדעיכה רדיואקטיבית שווה לכ-6% מתפוקת החום של הכור הפעיל. החום הנפלט מן הדעיכה הרדיואקטיבית פוחת בהדרגה לאורך מספר ימים, עד שהוא מגיע לרמה של "כור קר". בדרך כלל יש להמשיך ולקרר מוטות דלק גרעיני שעברו תהליך קירור, דבר הנעשה בדרך כלל בבריכה של מוטות דלק משומשים, עד אשר ניתן להעבירם באופן בטוח לאחסון יבש.
מפעילי כור כוח גרעיני חייבים להמשיך ולהזרים מי קירור בבריכת הכור ובבריכת המוטות המשומשים, כדי לפלוט באופן בטיחותי את החום הנוצר בתהליך דעיכה רדיואקטיבית. בליבת הכור הזרמת מי הקירור נעשית בעזרת מערכות לחץ גבוה שבהן מוזרמים מים דרך תא הלחץ של הכור ומשם לממירי חום. במערכות אלה מועבר החום היוצא מן הכור לממירי חום משניים דרך מחזור מים נפרד המוציא את החום הנפלט לים או למגדלי קירור.
כדי להבטיח שמחזור מי הקירור ימשיך לפעול גם לאחר סגירת פעולת הכור, ניתן להפעיל את משאבות המים גם באמצעות יחידות כוח שכנות הנמצאות בתחנה, באמצעות חשמל הנלקח מרשת החשמל, או באמצעות גנרטורים עם מנועי דיזל. בנוסף, בכורי מים רותחים קיימות מערכות קירור ליבת הכור לשעת חירום באמצעות טורבינות קיטור, המופעלות ישירות מן הקיטור הנוצר עדיין אף לאחר סגירת פעולת הכור, ואלה יכולות להחדיר מים ישירות לכור. טורבינות קיטור אלה משחררות את הכור מתלותו במקורות כוח חיצוניים לצורך קירורו, אולם טורבינות הקיטור פועלות אך ורק כל עוד הכור יוצר קיטור. לצורך הכוח הדרוש להפעלת השסתומים ומערכות הבקרה, אף בעת שהגנרטורים לא פועלים, קיימות סוללות חשמליות.
אם המים בבריכת המוטות המשומשים בכור 4 (שבו לא היו מוטות פעילים בליבה) היו מגיעים לטמפרטורת רתיחה, היה די בחום הנפלט בתהליך הדעיכה הרדיואקטיבית בבריכה כדי להרתיח 70 טון מים מדי יום (כ-50 ליטר מים בדקה). נתון זה מסייע להבין את ממדי מערכות הקירור הנדרשות להפעלה בטוחה של הכורים. ב-16 באפריל 2011 הודיעה חברת החשמל של טוקיו כי מערכות הקירור בכורים 1–4 ניזוקו באופן שאינו מאפשר לתקנן, ויש צורך להחליפן.
הסיבה בעטיה קיימת חשיבות עליונה לקירור כור גרעיני היא כי רבים מן החלקים הפנימיים בכור ובציפוי מוטות הדלק עשוי מסגסוגות זירקוניום. בטמפרטורות הפעלה רגילות (שהן כ-300 מעלות צ'לזיוס), סגסוגת הזירקוניום אינה תגובתית. אולם כאשר הסגסוגת מתחממת מעל 500 מעלות, ובנוכחות קיטור, נוצרת בסגסוגת הזירקוניום תגובה אקסותרמית במהלכה הסגסוגת עוברת חימצון ויוצרת מימן.
מערכות הגנרטורים של הכור, מונעים במנועי דיזל ובסוללות זרם ישר, ומהווים מרכיבים חיוניים בהפעלת מערכות הקירור של הכור במקרה של תקלה בזרם החשמל. גנרטורים אלה מוקמו במרתפי בנייני טורבינות הקיטור של הכורים על פי תוכניות הכור שסופקו על ידי חברת ג'נרל אלקטריק. בעת בניית הכורים הביעו מהנדסים בדרגי הביניים דאגה כי מיקום הגנרטורים חושף אותם לסכנת הצפה, אולם חברת החשמל של טוקיו בחרה להיצמד באופן קפדני לתוכניות שסופקו על ידי ג'נרל אלקטריק ומיקומם של הגנרטורים לא שונה.

1967: שינוי תוכנית מערכת החירום לקירור, ללא דיווח

ב-27 בפברואר 2012 ציוותה סוכנות הבטיחות הגרעינית והתעשייתית היפנית על חברת החשמל של טוקיו לדווח עד ל-12 במרץ 2012 על הסיבות לשינוי תוכנית הצנרת של מערכת החירום לקירור של הכורים, בסטייה מן התוכניות שהוגשו בשנת 1966, בטרם החל הכור לפעול.
לאחר שתחנת הכוח הוכתה בגל הצונאמי, מעבה הבידוד היה צריך להיכנס לפעולה במקום משאבות הקירור העיקריות, זאת על ידי עיבוי הקיטור הנפלט ממכל הלחץ והפיכתו למים, בהם ניתן להשתמש לצורך קירור ליבת הכור. אולם המעבה לא עבד כראוי, וחברת החשמל של טוקיו לא הייתה יכולה לאשר האם שסתום מתאים נפתח.
בתוכניות הכור המקוריות, אשר הוגשו לאישור הממשלה ביולי 1966, מערכות צנרת לשתי יחידות במעבה הבידוד היו מופרדות זו מזו. אולם בבקשה להיתר בנייה של הכור, אשר הוגשה באוקטובר 1967, תוכנית הצנרת שונתה על ידי חברת החשמל של טוקיו, ושתי מערכות הצנרת התחברו זו לזו מחוץ לכור. שינוי זה לא דווח, זאת בניגוד לתקנות ממשלתיות.

1976: זיוף נתוני בטיחות

תחנת הכוח הגרעינית בפוקושימה הייתה במרכז שערוריית זיוף נתוני בטיחות אשר הובילה לעזיבתם של מספר מנהלים בכירים בחברת החשמל של טוקיו. חשיפת הפרשה הובילה אף לחשיפת בעיות בטיחות מן העבר, אשר לא דווחו, אף שבעדות שנמסרה על ידי מהנדס בכיר בג'נרל אלקטריק, דייב בריידנבו, נטען כי ג'נרל אלקטריק הוזהרה מפני שגיאות תכנוניות רציניות כבר ב-1976, אשר הובילו להתפטרות מספר מתכננים אשר מחו על רשלנותה של ג'נרל אלקטריק.
בשנת 2002 הודתה חברת החשמל של טוקיו כי זייפה נתוני בטיחות באשר לכור מספר 1 בפוקושימה. כתוצאה מן השערוריה ומדליפת דלק גרעיני בפוקושימה, החברה סגרה את כל 17 הכורים הגרעינים שלה כאות לנטילת אחריות. לוח חשמל המנתב זרם לשסתומי בקרת הטמפרטורה של הכור, לא נבדק במשך 11 שנים. מפקחים לא בדקו מתקנים הקשורים למערכות הקירור, כגון מנועי משאבות מים וגנרטורים המונעים בדיזל.

1991: הצפת גנרטור גיבוי של כור מס' 1

ב-30 באוקטובר 1991 אחד משני הגנרטורים המשמשים לגיבוי של כור מס' 1 לא פעל עקב תקלה, לאחר שאירעה הצפה במרתף של בניין הכור. מי ים ששימשו לקירור הכור דלפו לבניין הטורבינות מצינור חלוד, בקצב של 20 ממ"ק לשעה. בדצמבר 2011 סיפרו עובדים לשעבר של חברת החשמל של טוקיו על אירוע זה סופר לשירות החדשות של הNHK. מהנדס סיפר כי הוא דיווח לממונים עליו על התאונה וכי הזכיר את האפשרות כי צונאמי עלול לגרום נזק לגנרטורים הסמוכים לים. לאחר האירוע לא הועתקו הגנרטורים למיקום גבוה יותר, אלא הותקנו דלתות שמנעו דליפת מים לתוך חדרי הגנרטורים. סוכנות הבטיחות הגרעינית היפנית הודיעה כי תשנה את ההנחיות לתכנון תחנות כוח גרעיניות ותאכוף התקנת אמצעים נוספים לאספקת כוח. ב-29 בדצמבר 2011 הודתה חברת החשמל של טוקיו בעובדות הבאות: חדר מערכות אספקת הכוח לשעת חירום הוצף דרך הדלת וחורים בקיר להעברת כבלים, אולם אספקת הכוח לכור לא נותקה עקב ההצפה, ופעולת הכור הופסקה ליום אחד. אחד משני הגנרטורים היה שקוע כולו מתחת למים, אולם מנועו לא הושפע מכך.

2006: התנגדות ממשלת יפן לצו בית משפט

במרץ 2006 התנגדה ממשלת יפן למתן צו בית משפט לסגירת תחנת כוח גרעינית במערב המדינה, על רקע ספקות באשר ליכולת התחנה לעמוד ברעידת אדמה. סוכנות הבטיחות הגרעינית והתעשייתית היפנית הודיעה כי לדעתה התחנה "בטוחה" וכי "כל בדיקות הבדיקות נוהלו באופן נאות."

2007: התעלמות ממחקר על צונאמי

בשנת 2007 הקימה חברת החשמל של טוקיו מחלקה לפיקוח על כל תחנות הכוח הגרעיניות שלה ובראש עמד, עד ליוני 2011, מסאו יושידה, מנהל תחנת הכוח בפוקושימה. מחקר פנימי שנערך בשנת 2008 הצביע על הצורך המיידי לבצע שיפורים בהגנת תחנת הכוח מפני סכנת הצפה במי ים. מחקר זה הזכיר את האפשרות של גלי צונאמי עד לגובה 10.2 מטר. למרות זאת התעקשו אנשי המחלקה לפיקוח במטה חברת החשמל כי סיכון זה אינו ריאלי ולא ננקטו אמצעים כלשהם להתמודד עם הסיכון.

2008: חששות מרעידת אדמה

בנוסף לחששות שעלו בתוך יפן, הביעה הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית חשש באשר ליכולת תחנות הכוח היפניות להתמודד עם פעילות סייסמית. בפגישה של הקבוצה לבטיחות גרעינית וביטחון של ארגון המדינות המתועשות, אשר נערכה בטוקיו בשנת 2008, הזהיר מומחה הסוכנות לאנרגיה אטומית כי רעידת אדמה חזקה, בעוצמה של יותר מ-7.0 עלולה ליצור "בעיה רצינית" לתחנות הכוח הגרעיניות של יפן.

2011: תוצאות חקירות ממשלתיות

לדרישת תאגיד השידור של יפן, ב-2 באוקטובר 2011 פרסמה ממשלת יפן דו"ח שהגישה חברת החשמל של טוקיו לסוכנות הבטיחות הגרעינית והתעשייתית היפנית. מסמכי הדו"ח הוכיחו כי חברת החשמל הייתה מודעת היטב לאפשרות כי תחנת הכוח עלולה להיות חשופה לגלי צונאמי גבוהים בהרבה מ-5.7 מטר, שהוא גובה הגלים המרבי שעימו תוכננה התחנה להתמודד. סימולציות שנערכו בשנת 2008, בהתבסס על ההרס שנגרם באזור ברעידת האדמה של שנת 1896, הראו כי גלים בגובה 8.4–10.2 מטר עלולים להציף את תחנת הכוח. שלוש שנים מאוחר יותר נשלח הדו"ח לסוכנות הבטיחות הגרעינית היפנית והגיע ליעדו ב-7 במרץ 2011, רק 4 ימים בטרם הוכתה תחנת הכוח בגלי הצונאמי. חברת החשמל של טוקיו לא תכננה מחקרים נוספים על ידי מדענים, לצורך בחינת יכולת עמידות תחנת הכוח לצונאמי, עד לאפריל 2011, ולא תוכננה נקיטת פעולות כלשהן כדי להתמודד עם האיום לפני אוקטובר 2012. בכיר בחברת החשמל הודיע כי החברה לא חשבה שיש לנקוט בפעולות מיידיות על יסוד הערכות המחקר, כיוון שנתוני המחקר היו ראשוניים בלבד. סוכנות הבטיחות הגרעינית היפנית הודיעה כי חובה הייתה על חברת החשמל לפרסם הדו"ח בציבור ולנקוט בצעדים מיידים.
התנהגות זו של חברת החשמל של טוקיו עומדת בניגוד לפעולות מיידיות שננקטו להגבהת קיר המגן סביב תחנת הכוח הגרעינית בטוקאי, לגובה 6.1 מטר, לאחר שבהערכות נמצא כי התחנה עלולה להיפגע מגלי צונאמי גבוהים יותר ממה שהוערך תחילה. אף שעבודות הגבהת קיר המגן לא הושלמו עד ל-11 במרץ 2011, תחנת כוח זו התמודדה בהצלחה עם הצונאמי, אף שגם בתחנת טוקאי אבדו מקורות הכוח החיצוניים. שתיים, מתוך שלוש, משאבות מי הים וגנרטור החירום של הכור, אשר פעלו היטב, הצליחו לשמור את הכור בטמפרטורה בטוחה לאחר סגירתו.
ב-26 בנובמבר 2011 הודה דובר חברת החשמל כי החברה הייתה יכולה להיות מוכנה יותר להתמודד עם הצונאמי של מרץ 2011, לו הייתה מתייחסת ביתר רצינות לדו"ח משנת 2008. חברת החשמל אף הודיע כי תהיה מוכנה להשתמש בהערכות מתוך מחקר שנערך על ידי החברה הלאומית למהנדסים אזרחיים, לצורך ניהול הכור.
בפברואר 2012 הודיע יושב ראש סוכנות הבטיחות הגרעינית היפנית לוועדת חקירה של הפרלמנט היפני כי "כללי הבטיחות הגרעינית של יפן נחותים מן התקנים הבינלאומיים ולכן נותרה המדינה לא מוכנה לאסון הגרעיני בפקושימה בחודש מרץ". לדבריו, כללי הבטיחות היו לקויים ואכיפתם הייתה רופפת, אף בשטח המוכנות לגלי צונאמי.

תקלות קירור ופליטה רדיואקטיבית ראשונה

ב-11 במרץ 2011, בשעה 14:46 זמן יפן (UTC+9:00) התבצעה סגירת חירום אוטומטית מוצלחת של פעולת הכור (SCRAM), מיד עם התרחשות רעידת האדמה. זאת אף שעובדים אשר פונו מן המפעל דיווחו על רעידה עזה ביותר ופריצות בצנרת בתוך בניין הכור. בשעה 15:37 הפסיקה אספקת הכוח מן הגנרטורים לשעת חירום, בעקבות נזקי הצונאמי, ומקור הכוח הנותר היה סוללות לשעת חירום אשר הפעילו רק את מערכות הניטור והבקרה. מאוחר יותר התברר כי אף הסוללות בכור מס' 1 ניזוקו ולא סיפקו כוח לאחר הצונאמי. בשעה 15:42 הכריזה חברת החשמל של טוקיו על "מצב חירום גרעיני" ליחידות 1 ו-2 כיוון שלא ניתן היה לוודא כי מי קירור מוזרקים לליבת הכור באמצעות מערכות החירום. התראה זו בוטלה באופן זמני לאחר שהתקבלו נתונים על רמת המים ליחידה 1, אולם היא חודשה בשעה 17:07. לצורך הפחתת לחץ הקיטור בליבה, שוחרר קיטור ממערכת הקירור הפנימית, אל מערכת הקירור המשנית, אשר היה יכול להיות רדיואקטיבי.
לאחר שאבדה אספקת החשמל וסגירת הכור, הקירור הראשוני של יחידה 1 נעשה באמצעות מערכת מעבה הבידוד. כ-10 דקות לאחר רעידת האדמה, הפסיקו מפעילי הכור את פעולת שני מעבי הבידוד של יחידה 1, ובמקומם בחרו להפעיל את מערכות הזרקת נוזל קירור בלחץ גבוה בשעה 15:07. מערכת קירור זו הפסיקה לפעול בשעה 15:37 לאחר שנותקה אליה אספקת הזרם בגל הצונאמי.
במשך זמן רב לאחר הצונאמי (למעלה מחצי שעה), לא הצליחו המפעילים להפעיל מחדש את מעבי הבידוד. לאחר מכן החלו מעבדי הבידוד לפעול בהפסקות, מסיבות לא ידועות. מעבים אלה תוכננו כך שיוכלו לקרר את ליבת הכור במשך 8 שעות לפחות, ואין מידע עד כמה היו יעילים בכך. לאחר פרק זמן זה היה צורך להזרים מים ממקור חיצוני אל תוך מכלי המעבים, אשר אינם נתונים בלחץ. על פי תוכניות הכור על המעבים היה להוציא את החום הנצבר בליבת הכור אל האטמוספירה, אולם לאור הפעולה המוגבלת של מעבים אלה, המערכת לא הצליחה להתגבר על החום שנצבר בליבת הכור.
בחצות הלילה הראשון שלאחר רעידת האדמה החלו יורדות רמות המים בליבת הכור וחברת החשמל הזהירה מפני אפשרות שחומרים רדיואקטיביים ישתחררו אל הסביבה. בשעות המוקדמות של 12 במרץ דיווחה חברת החשמל על עלייה ברמות הקרינה בבניין הטורבינות של כור מס' 1, וכי היא שוקלת שחרור חלק מלחץ הקיטור הגובר אל האטמוספירה, תוך שחרור חומרים רדיואקטיביים לסביבה. מאוחר יותר באותו היום הכריז מזכיר ממשלת יפן, יוקיו אדנו, כי כמות הקרינה הפוטנציאלית כתוצאה מפעולה זו תהיה קטנה וכי הרוחות באזור ישאו את הזיהום אל הים. בשעה 02:00 הגיע הלחץ בתוך ליבת הכור ל-87 PSI, גבוה בהרבה מלחץ העבודה הרגיל. החל משעת חצות ועד לשעה 11:00, ב-12 במרץ, הפסיקו המעבים בפעולתם, ובשלב זה החלה חברת החשמל בניסיון להפחית את הלחץ באמצעות הזרקת מים. אחד העובדים ששהה אותה עת בכור מספר 1 ספג קרינה בכמות של 106 זיוורט ונשלח לבית חולים להערכת מצבו.
עליית החום בליבת הכור הובילה לעליית הלחץ. אספקת חשמל הייתה דרושה גם להפעלת משאבות מי הקירור ולצורך הפעלת מניפות איוורור להזרמת אוויר דרך מקרנים בתוך הכור. יש הכרח לשחרר גזים מן הכור אם הלחץ הפנימי עולה לרמות גבוהות מדי, זאת כדי להוריד את הטמפרטורה בעת שמים רותחים, אולם בעת השחרור אף נפלטים אדי מים שאותם יש להחליף. אם לא נגרם נזק למוטות הדלק, אזי המים בתוך ליבת הכור יהיה רדיואקטיביים אך במעט.
במסיבת עיתונאים שהתקיימה בשעה 07:00, למחרת רעידת האדמה, הודיעה חברת החשמל של טוקיו כי "מדידות שנעשו על ידי רכב ניטור, במטרה לאתר חומרים רדיואקטיביים (יוד וחומרים אחרים), הצביעו על עלייה בערכים לעומת ערכים רגילים. אף באחת מתחנות המדידה הקבועות נמצאו ערכים גבוהים מן הרגיל." בשער הראשי של תחנת הכוח נמדדה ב-12 במרץ, בשעה 04:00 קרינה בשיעור 69 גריי, בעוד ש-40 דקות מאוחר יותר נמדדה באותו מקום קרינה בשיעור 866 גריי. בשעה 10:30 הגיעה הקרינה לשיא של 3855 גריי. בשעה 13:30 גילו עובדי התחנה חומרים רדיואקטיביים: צסיום-137 ויוד-131 סמוך לכור מספר 1. ממצא זה העיד על נזק למוטות הדלק בכור. מפלס המים בליבת הכור היה כה נמוך עד כי חלקים ממוטות הדלק הגרעיני נחשפו וככל הנראה החלו להינמס. רמות הקרינה סביב יחידת הכור מספר 1 היו מעל למותר על פי התקנות. ב-14 במרץ המשיכו רמות הקרינה במתחם הכור לעלות וב-16 במרץ הגיעו לרמה של 10.850 זיוורט לשעה.

הפיצוץ

ב-12 במרץ, בשעה 07:00, פנה ראש ממשלת יפן נאוטו קאן למנהל תחנת הכוח בפוקושימה, מסאו יושידה, ושאל מדוע אין עובדיו פותחים את שסתומי הלחץ כדי לשחרר את לחץ הקיטור הגובר בליבת הכור. תשובתו של יושידה הייתה כי אינם מסוגלים לפתוח את השסתומים בגלל היעדר אספקת חשמל, ומכיוון שלא ניתן לשלוח עובדים לפתוח את השסתומים ידנית בגלל רמות הקרינה במקום. למרות זאת, כיוון שלחץ הקיטור והטמפרטורות בליבה המשיכו לעלות, בשעה 09:15 שלחה חברת החשמל עובדים כדי לפתוח את השסתומים באופן ידני. רמות הקרינה הגבוהות במקום האטו את קצב העבודה, והשסתומים לא נפתחו עד לשעה 14:30.
ב-12 במרץ, בשעה 15:36, אירע פיצוץ בבניין כור מספר 1. חלקם העליון של קירות המבנה עפו ממקומן מעוצמת הפיצוץ ושלד הפלדה של המבנה נחשף. תקרת המבנה התמוטטה אל רצפת המבנה ונפלה על חלק מן המכונות בחלקו המערבי. קירות המבנה נותרו שלמים באופן יחסי לפיצוצים מאוחרים יותר ביחידות 3 ו-4. הקלטות ממצלמות מעקב אשר תעדו את הפיצוץ מראות כי עיקר כיוון ההדף היה לצידי המבנה.
גג המבנה נועד בעיקר להגן על מתקני הכור מפני השפעות מזג אוויר שגרתי ולא לעמוד בלחץ פיצוץ. בתחנת הכוח הגרעינית בפוקושימה הכלת הכור נעשה ב"באר יבשה" ו"באר רטובה", מבני בטון אשר הקיפו את תא הלחץ של ליבת הכור. הכלת הכור המשנית כללה קומה עליונה שבה בריכות מים ובהן היו מוטות הדלק המשומשים וחדשים וכן כלים ומבנים רדיואקטיביים.
מומחים שבחנו את מקור הפיצוץ הסכימו כי היה זה פיצוץ מימן. הסבירות הגבוהה היא שהמימן נוצר בתוך ליבת הכור, לאחר שירד מפלס המים וסגסוגת זירקוניום נחשפה לקיטור בטמפרטורות גבוהות, דבר שיצר מימן, אשר יצא דרך שסתומי הליבה אל חלל הבניין. אנשי חברת החשמל מסרו כי דפנות ליבת הכור נותרו כמעט ללא פגע ולא אירעו דליפות גדולות של חומר רדיואקטיבי, אף שנרשמה עלייה בקרינה לאחר מועד הפיצוץ. אולם דו"ח ועדת הבדיקה לבחינת האסון קבעה כי קיימת אפשרות שקרקעית ליבת הכור ניזוקה וייתכן כי חלק מן הדלק יצא מן הליבה והצטבר בתחתית הבאר היבשה. סבא"א הודיעה כי בפיצוץ בכור מספר 1, ב-13 במרץ, נפצעו ארבעה עובדים ושלושה פצועים אחרים נפגעו באירועים אחרים במבנה זה. דווח אף כי עובד אחד נחשף לרמות קרינה גבוהות מן הרגיל, אולם רמת הקרינה הייתה מתחת למוגדר כמצב חירום.

שימוש במי ים לקירור

בשעה 20:05, ב-12 במרץ, ציוותה ממשלת יפן על שימוש במי ים לקירור כור מספר 1, בניסיון נוסף לקרר את ליבת הכור. צעד זה ננקט כאמצעי אחרון, כיוון שמשמעותו הרס הכור. בשעה 20:20 החלה חברת החשמל להזרים מי ים לתוך הכור, בתוספת חומצה בורית וחומר סופח נייטרונים, כדי למנוע אירוע תאונתי של תגובת שרשרת גרעינית לא יציבה. התחזית הייתה כי מילוי תא הלחץ של ליבת הכור תארך חמישה ימים, ולאחריהם ימשך קירור הכור כ-10 ימים נוספים. החדרת המים לתוך הכור התבצעה באמצעות כבאיות. ב-14 במרץ, בשעה 01:10, הופסקה הזרמת המים לכור מספר 1 (כמו גם לכור מספר 3) כיוון שכל בריכות המים במפעל התרוקנו. על פי דיווח של הסוכנות היפנית לבטיחות גרעינית, כ-70% ממוטות הדלק ניזוקו כאשר ירד מפלס המים בכור והם נחשפו.
ב-18 במרץ הותקן לוח חשמל חדש בבניין משרדים סמוך ליחידה 1 כדי לספק לה כוח דרך יחידה 2, כאשר זו האחרונה חוברה מחדש לרשת החשמל יומים אחר כך. ב-21 במרץ המשיכה החדרת מי ים לליבת הכור, והמשיכו המאמצים לתקן את ציוד הבקרה. ב-23 במרץ ניתן היה לחדש את החדרת מי הקירור לליבת הכור באמצעות מערכת הצנרת המותקנת בכור ולהפסיק את השימוש בכבאיות, ובכך להגביר את זרימת מי הקירור מרמה של 2 ממ"ק לשעה, לרמה של 18 ממ"ק לשעה (אשר הופחתו מאוחר יותר ל-11 ממ"ק לשעה) ובכך להקטין את ריכוז המזהמים במים. ב-24 במרץ הושבה התאורה לחדר התפעול המרכזי של הכור.
נכון ל-24 במרץ ההשערה הייתה כי מוטות הדלק המשומשים נחשפו, במלואם או בחלקם, בבריכה שבה נשמרו. הלחץ בליבת הכור עלה בגלל הזרקת מי ים, דבר שהביא לפליטת קיטור, תופעה שפחתה לאחר שהואט קצב זרימת המים. חברת החשמל דאגה לעבות חלק מן הקיטור למים שהוזרמו לבריכת מוטות הדלק המשומשים.
על פי הערכות, בליבת כור מספר 1 הצטברה כמות של כ-26 טון מלח ים, ובכורים 2 ו-3 הצטברה כמות כפולה מזו. כיוון שהמלח סותם את צינורות הקירור וגורם לשיתוך של ציפוי סגסוגת הזירקוניום המצפה את מוטות הדלק, ניתנה עדיפות גבוהה לשוב ולהזרים לכור מים מתוקים. לשימוש במי ים לצורך קירור ליבת הכור היה אף פוטנציאל לגרימת כימיה מורכבת יותר של האורניום. במגע עם מים מתוקים מימן על-חמצני, הנוצר בתהליך הרדיוליזה (radiolysis), יכול ליצור בתגובה עם תחמוצת אורניום, מינרל על-תחמוצתי (peroxide) מוצק, הידוע בשם סטודטיט (Studtite)‏ (UO₂)O₂(H₂O)₂]·2(H₂O). אולם כאשר המים מכילים יונים של מתכת אלקלית, כפי שמצוי במי ים, האורניום יכול ליצור ננו-חלקיקים שנישאים בקלות רבה יותר במים מאשר המינרל המוצק סטודטיט.

יצוב הכור

ב-24 במרץ הושבה אספקת החשמל לחלקים מן הכור, ותוקן לוח החשמל לצורך תאורת חדר הבקרה. ב-25 במרץ ניתן היה לשוב ולהשתמש במים מתוקים כדי להוסיפם לליבת הכור במקום מי ים, בעוד שנמשכה העבודה על תיקון מערכות הקירור. לכור הובאו 1,890 ממ"ק מים מתוקים באמצעות דוברה נגררת שאותה סיפק הצי האמריקאי. באותו היום החלה שאיבת המים המזוהמים בחומרים רדיואקטיביים מתוך הכור. למחרת הופסקה השאיבה לאחר שמאגרי המים התמלאו ונשקלה הזרמת מים לבריכות עודפים. ב-29 במרץ הוחלפו הכבאיות, בהן נעשה שימוש לצורך החדרת מים לכור, במשאבות חשמליות.
ב-7 באפריל החלה חברת החשמל להחדיר חנקן לחלל ליבת הכור, זאת במטרה להפחית את ההיתכנות לפיצוצי מימן נוספים. פעולה זו נמשכה לאורך זמן אף בכורים נוספים בפוקושימה. באותו היום עלו לפתע הטמפרטורות בליבת הכור ל-260 מעלות צלזיוס, מסיבה לא ידועה, אולם החלו לרדת שוב למחרת. ב-27 באפריל תיקנה חברת החשמל הערכה קודמת שפרסמה באשר לסיכוי שנגרם נזק ישיר למוטות הדלק בכור מספר 1, על פי ההערכה החדשה הסיכוי לנזק היה 70%, לעומת 55% בהערכה קודמת. ב-17 באפריל הוחדר רובוט לבניין הכור כדי לבצע סדרת בדיקות אשר הוכיחו כי לא נגרמה דליפת מים משמעותית מתוך מבנה ליבת הכור. חשש מן ההשערה כי מוטות הדלק בכור נחשפו שוב לאוויר, הביאה ב-23 באפריל את חברת החשמל לשקול את מילוי מלוא מבנה ליבת הכור במים, למרות חששות מיכולת ההעמסה של המבנה. אולם קצב העבודה הואט בגלל רמות קרינה שהגיעו ל-1,120 זיוורט לשעה. ב-5 במאי הותקנו מערכות איוורור בבניין הכור כדי לטהר את האוויר הרדיואקטיבי שהצטבר בבניין. ב-13 במאי הכריזה חברת החשמל כי תמשיך לנסות ולהשלים את התוכנית למלא את מבנה ליבת הכור במים, למרות חששות כי מוטות דלק שנמסו חיררו את המכל האטום שבו נתונה ליבת הכור. תוכנית זו ננטשה לאחר שב-15 במאי התברר כי הבאר היבשה מתחת לליבת הכור מלאה עד מחציתה במים.
ב-28 ביוני החלו עבודות בנייה בכור מספר 1. ב-21 באוגוסט דיווחה חברת החשמל כי מדידות חיישני טמפרטורה בכור הן פחות מ-100 מעלות מאז 19 באוגוסט. ב-28 באוקטובר הודיעה חברת החשמל כי הושלמה בניית כיסוי לכור.

היתכנות למצב קריטי

דיווחים על 13 תצפיות של קרני נייטרונים שניצפו 1.5 ק"מ מדרום-מערב לכורים 1 ו-2, בין 13 ל-16 במרץ, העלו את הסברה כי בתחנת הכוח אירע ביקוע גרעיני לאחר סגירת החירום של הכורים. דיווחים מ-16 במרץ כי ירידת מפלס המים בבריכת מוטות דלק משומשים בכור מספר 4, חשפה את המוטות לאוויר, עשויה להצביע על האפשרות כי ביקוע אירע אף בבריכת מוטות הדלק הזו. דיווחים מאוחרים יותר על ניטור רמות גבוהות באופן חריג של יוד-134 עשויים לחזק את ההשערה, כיוון שחומר זה הוא סמן של תגובות ביקוע. באותן מדידות נמצאו אף ריכוזים גבוהים של כלור-38, שאף הוא סמן לאירוע ביקוע. אף שחברת החשמל טענה כי הדיווחים על הימצאות יוד רדיואקטיבי אינם מדויקים, נראה שסבא"א מקבלת את הטענה כי מציאת כלור רדיואקטיבי מצביעה על אירוע של ביקוע גרעיני והודיע כי "מוטות דלק שנמסו בכור מספר 1 ייתכן וגרמו לתגובת שרשרת גרעינית חסרת שליטה."

הנזלה

ב-12 במאי אישרה חברת החשמל של טוקיו כי בכור מספר 1 אירעה הנזלה של מוטות הדלק אשר נפלו לתחתית תא הלחץ של ליבת הכור. על פי הדיווח נחשפו מוטות הדלק בכור במלואם ומפלס המים בליבת הכור היה מטר אחד מתחת לתחתית מבנה מוטות הדלק. על פי דיווחי עיתונות ביפן קיימים חורים בתחתית תא הלחץ אשר נועדו למוטות השליטה בגובה מוטות הדלק. לאחר שמוטות הדלק הגרעיני נמסו, הם חוררו את תחתית תא הלחץ ונזלו אל הבאר היבשה. בנובמבר 2011 הודיעה חברת החשמל כי אינה יודעת מה הצורה, או מצב הצבירה, של הדלק שיצא מתוך ליבת הכור אל הבאר היבשה. לכן, לא ניתן לדעת באיזו מידה גרם הדלק הגרעיני לבליה של רצפת הבטון, אולם על פי הערכות חברת החשמל, הדלק הגרעיני הרותח יצר חור בעומק של כ-70 ס"מ ברצפת הבטון שעוביה 7.6 מטר.
הערכת חברת החשמל היא כי מוטות הדלק בליבת הכור נחשפו לאוויר פחות מחמש שעות לאחר רעידת האדמה. המוטות הונזלו במהירות כיוון שהטמפרטורות בליבה עלו עד 2,800 מעלות צלזיוס בתוך שש שעות. בפחות מ-16 נמסה ליבת הכור, נזלה אל תחתית תא הלחץ, וחוררה את דופן תא הלחץ. בשלב זה החלה הזרמת מים אל ליבת הכור כדי למנוע תרחיש קשה יותר ובו הדלק הגרעיני הלוהט יחורר אף את רצפת הבטון של הבאר היבשה, דבר שיגרום לחדירת כמויות גדולות של חומרים רדיואקטיביים לסביבה. ביוני אישרה ממשלת יפן כי תא הקיבול של ליבת הכור חוררה ומי הקירור המשיכו לדלוף מן הליבה במשך חודשים לאחר האסון.

בריכת מוטות הדלק המשומשים

החל מ-31 במרץ החלו להוסיף מי ים לבריכת מוטות הדלק המשומשים בבניין כור מספר 1, תחילה הוזרמו המים בעזרת משאבת בטון. החל מ-14 במאי חודשה הזרמת מים מתוקים לבריכה, והחל מ-29 במאי ניתן היה לחדש את הזרמת המים באמצעות משאבה זמנית וצינור מי הקירור הקבוע של בריכת מוטות הדלק המשומשים.
ב-10 באוגוסט, לאחר כחמישה חודשי פעולה, הופסקה הזרמה חיצונית של מים לבריכה, וחודשה פעולת הזרמת המים במעגל סגור. באותה עת חודשה פעולת מערכות הקירור במעגל סגור, בכל ארבעת הכורים שניזוקו באסון.

כור יחידה 2

הכור ביחידה 2 של תחנת הכוח פעל בעת רעידת האדמה והתרחשה בו סגירה בשעת חירום, בדומה לכור מספר 1 ולכורים האחרים שפעלו באותה עת. מיד עם הסגירה החלו לפעול שני גנרטורים דיזל לשעת חירום ובדקות הראשונות לאחר רעידת האדמה פעלו מערכות הקירור של ליבת הכור באופן תקין. אולם כל אספקת החשמל למשאבות הכור פסקה מיד לאחר שהכה הצונאמי, ולאחר שהגנרטורים הוצפו במים. בשעה 15:39, לאחר הפסקת החשמל, הפעילו מפעילי הכור את מערכת קירור ליבת הכור לשעת חירום באמצעות טורבינות קיטור, המנצלות את הקיטור הנוצר עדיין בליבה בתהליך הדעיכה, אולם לקראת חצות הלילה לא היה ברור מצבו של הכור ורק חלק ממכשירי הבקרה עבדו. מפלס מי הקירור היה יציב ונעשו הכנות להפחית את הלחץ בליבת הכור, אם הדבר יהיה הכרחי. ב-12 במרץ, בשעה 19:00, פסקה פעולת מערכת קירור ליבת הכור לשעת חירום באמצעות טורבינות קיטור, אולם פעולתה חודשה למחרת בשעה 09:00. ב-14 במרץ דיווחה חברת החשמל כי מערכת קירור החירום בעזרת טורבינות עדיין עובדת וכי אספקת החשמל נעשית באמצעות גנרטור נייד. ב-19 במרץ חובר מחדש מבנה כור מספר 2 לרשת החשמל והתבצעו עבודות להתקנת לוח חשמל חדש בבניין סמוך. אספקת חשמל מן הרשת החלה ב-20 במרץ, אולם עדיין היה צורך לבצע תיקונים בציוד שבכור.

תקלות קירור

ב-14 במרץ דיווחה חברת החשמל על הפסקת פעולת מערכת קירור החירום בעזרת טורבינות, ככל הנראה עקב לחץ קיטור נמוך בליבת הכור. מרעידת האדמה ועד לאותה עת נקטו מפעילי הכור בצעדים כדי למנוע נפילת לחץ קיטור מתחת לרמה המאפשרת הפעלת הטורבינות לשעת חירום. מערכת חירום זו לא נועדה לשימוש לתקופת זמן ארוכה. עם ירידת מפלס המים בליבת הכור מתחת לרמת מינימום וחשיפת מוטות הדלק הגרעיני פסקה מערכת חירום זו לפעול.
בשעה 22:29 הצליחו עובדי החברה למלא מחצית מבריכת מוטות הדלק בליבת הכור, אולם חלק ממוטות הדלק היו עדיין חשופים לאוויר וייתכן ונמסו. מפעילי הכור קיוו כי חורים שנוצרו בקירות יחידת הכור, כתוצאה מהתפוצצות כור מספר 3, יאפשרו איוורור של המימן שנוצר בליבת הכור וימנעו אפשרות של פיצוץ. בשעה 21:37 נמדדה בשער יחידה מספר 3, קרינה של 3.13 זיוורט לשעה, עוצמה שדי בה כדי להגיע לכמות החשיפה המותרת לעובד בתוך 20 דקות, אולם בתוך שעה ירדה רמת הקרינה ל-0.326 זיוורט לשעה.
על פי הערכות, בשעה 23:00 נחשפו ככל הנראה מוטות הדלק הגרעיני, באורך 4 מטר, בליבת הכור למלוא אורכם, זו הפעם השנייה. ב-15 במרץ, בשעה 00:15, הודיעה חברת החשמל במסיבת עיתונאים כי מפלס המים ירד מתחת לגובה המוטות וכי הלחץ בליבת הכור עולה. החברה הודיעה כי ייתכן שהפיצוץ בכור מספר 3 גרם לתקלה במערכת הקירור של יחידה מספר 2 וכי ארבע מתוך חמש משאבות המים ביחידה מספר 2 הפסיקו לפעול לאחר הפיצוץ. אף המשאבה החמישית הפסיקה פעולתה לזמן קצר לאחר שאזל הדלק בגנרטור. כדי להזרים מים לתוך הליבה היה צורך ראשית להפחית את הלחץ הפנימי על ידי פתיחת שסתום בתא הלחץ.

פיצוץ

ב-15 במרץ, בשעה 06:14 נשמע פיצוץ ביחידה 2, אשר הרסה ככל הנראה את מערכת שחרור הלחץ בתחתית תא הלחץ של ליבת הכור. משעברו רמות הקרינה את הרמה החוקית המותרת, החל פינוי של כל העובדים הלא חיוניים משטח תחנת הכוח. בתחנה נותר רק צוות מצומצם של 50 עובדים, אשר נודעו בכינוי "ה-50 מפוקושימה". זמן קצר לאחר הפינוי, וכשעתיים לאחר הפיצוץ, עלו רמות הקרינה ל-8.2 זיוורט. שלוש שעות לאחר הפיצוץ עלתה רמת הקרינה ל-11.9 זיוורט.
בעוד ששלטונות יפן הודו כי בריכת מוטות הדלק שבתחתית תא הלחץ של ליבת הכור ניזוקה בפיצוץ, תוך גרימת ירידת לחץ, הם הדגישו כי לא הייתה פריצה בתא הלחץ של ליבת הכור ולא התהוו בו חורים. במסיבת עיתונאים ביום הפיצוץ נמסר כי הסיכוי לנזק לליבת הכור ביחידה 2 הוא פחות מ-5%. בהמשך יוחסה דליפת הקרינה לחולשה בשסתומים ובצנרת המחוברת לליבת הכור ולא לחור בתא הלחץ.

השפעות בריאותיות ומקרי מוות

מחקר שנערך באוניברסיטת סטנפורד העריך שמספר מקרי המוות העתידיים כתוצאה מחשיפה לקרינה בפוקושימה יהיה כ-130, ועוד כ-180 אנשים שיסבלו מנזקי קרינה בני ריפוי. לפי המחקר, 600 מקרי המוות באסון נגרמו כתוצאה ישירה מהפינוי, כגון תאונות דרכים, התייבשויות ותשישות. מאמר נוסף שפרסם העיתון Nature ביולי 2012 קבע שרמת ההיחשפות לקרינה אצל מפוני פוקושימה הייתה מאית מזו שאליה נחשפו המפונים בצ'רנוביל.
בספטמבר 2018 הכירה יפן בהרוג הראשון כתוצאה ממאמצי הפינוי.