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福島第一核電站事故（日語：福島第一原子力発電所事故）是2011年3月11日在日本福島第一核電廠發生的核事故，由日本東北地方太平洋近海地震和伴隨而來的海嘯所引發。在國際核事件分級表（INES）中，福島第一核電站事故與切爾諾貝利核事故是目前僅有的兩起特大事故（第7級）。2015年3月調查發現，爐心內所有核燃料都已熔毀[4]。這次事故是東日本大震災的次生災害之一[5]。截至2019年3月，這次事故造成的受災區域面積幾乎與名古屋市相同（337km2）[6]。
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除特別註明外，此條目或章節的時間均以日本標準時間（UTC+9:00）為準。 攝於2011年3月16日 從左到右分別為4、3、2、1號機 | |
| 原文名 | 福島第一原子力発電所事故 |
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| 日期 | 2011年3月11日 |
| 時間 | 14時46分（日本標準時間） |
| 地點 |  日本福島縣雙葉郡大熊町大字夫沢字北原22號 |
| 座標 | 37°25′17″N 141°1′57″E |
| 參與者 | 東京電力公司 |
| 結果 | 國際核事件分級表（INES）7級[註 1][1] |
| 死亡 | 地震、海嘯導致的死亡人數 2人（4號機汽輪機廠房內）[2] 其它原因死亡人數 2人[2] 1例癌症死亡歸因於政府專家小組的輻射暴露註164 [3] |
| 受傷 | 地震受傷者 6人[2] 1、3號機氫氣爆炸受傷者 15人[2] 可能受到核輻射[2]其它原因受傷者 19人[2] |
| 財產損失 | 21.5兆日元[註 2] |
   東京電力 福島縣政府 福島第一核電站 | |
東北地方太平洋地震於2011年3月11日發生時，福島第一核電站的1-3號機正在運作，而4-6號機停機正在進行定期安全檢查。地震後，1-3號機的所有反應堆自動停止。然而，地震引發了電源故障，導致機組失去外部供電[7] ，只能啟動應急柴油發電機。
地震發生約50分鐘之後，最高高度約為14公尺~15公尺（電腦分析後得出的高度為13.1公尺）[8]的海嘯襲擊了核電站，淹沒了設置在地下室的應急柴油發電機。各種電器、水泵、燃料罐、備用電池等設備受損或被海嘯捲走[9]，核電站陷入全廠停電（Station Blackout，縮寫：SBO）。水泵無法運行，不能繼續向堆芯和乏燃料池注入冷卻水，也就不能帶走核燃料的熱量。而核燃料在停堆後仍然產生巨大的衰變熱，如果不持續冷卻，堆芯內會開始空燒，最終因自身放熱而熔化。
在1-3號機中，燃料組件熔化了包殼，使燃料顆粒落到反應堆壓力容器底部，形成堆芯熔毀。熔化的燃料組件溫度極高，還進一步熔穿壓力容器的控制棒插入孔和密封處，落入反應堆安全殼。此外，高溫燃料以及其所產生的水蒸氣和氫氣使安全殼壓力升高，導致1號機組的管道及安全殼部分損壞[10][11][12]。
另外，1-3號機熔毀的堆芯向反應堆、汽輪機廠房內釋放大量氫氣，導致1、3、4號機發生氫氣爆炸，廠房和周圍的設施嚴重受損。事故發生時4號機仍在停機狀態，但3號機與4號機共用同一排氣管，而該管道在停電後保持打開，氫氣從3號機進入4號機引發氫氣爆炸[13][14][15]。
事故中的一系列事件在周圍環境中泄漏了大量放射性物質，包括排氣泄壓操作、氫氣爆炸、安全殼破損、管道蒸汽泄漏、冷卻水泄漏等。1-3號機相繼發生堆芯熔毀，1、3、4號機發生氫氣爆炸，使這起事故成為前所未有的特大核事故[16][11]。
事故中向大氣中泄漏的放射性物質量有多種說法。根據東京電力的推算，共泄漏了大約900千兆[註 3]貝克勒（Bq）鈾元素當量的放射性物質。碘-131、銫-137和銫-134大規模釋放，相當於切爾諾貝利事故5200千兆Bq的六分之一[17][18]。截至2011年8月，平均每半月泄漏2億Bq鈾元素當量的放射性物質。[19]輻射量在每年5毫西弗（mSv）以上的地區大約有1800km2，其中每年20mSv以上的則有500km2[18]。
2012年，日本政府將福島第一核電站周圍20km圈內的地區作為警戒區域，圈外輻射量高的地區作為「計劃中的避難區域」，共計約10萬居民撤離。2012年4月，根據地區的輻射量重新指定了「準備解除避難指示區域」、「限制居住區域」及「返回困難區域」，而原則上則禁止進入「返回困難區域」。2014年4月，一些地區逐漸解除避難指示。2020年3月，全部「準備解除避難指示區域」及「限制居住區域」都已解除避難指示，但「返回困難區域」除了一部分以外仍然保持避難指示。
截至2021年，廢爐工作正在進行中[20]，如果進行順利，將在2041年到2051年左右完成[21]。
2021年4月13日，日本政府正式決定將約120萬噸正在接受國際原子能機構的安全標準檢查[22]的核處理水稀釋後排入大海[23][24]。
2023年8月24日，日本政府於日本時間下午1時開始排放核污水[25]。
2023年10月25日，福島第一核電站發生放射性廢液濺射事件。[26]
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（
基於日本國土交通省之國土畫像情報（彩色航拍）製作
。攝於1975年，當時3-6號機在建設中）6號機在靠近相馬市的一邊
4號機在靠近磐城市的一邊
日本近海的牡鹿半島在2011年3月11日14時46分發生了東北地方太平洋地震。福島第一核電站所在的大熊町的震度為6級[註 4]，記錄到的最大加速度為550伽[註 5]，是福島第一核電站最大加速度設計基準的126%[27][28][29]。超出設計基準的地震導致核電站部分受損。作為參考，與其他地震相比，阪神大地震中測得的最大加速度為818伽[30]。截至事故發生為止，世界最大加速度的地震是載入吉尼斯世界紀錄中[31]的2008年6月14日岩手宮城內陸地震（4022伽）[32]。
正在運行的1-3號機在地震時立刻自動插入控制棒以進行緊急停機。核電站供電系統的六個輸電塔中有一個[註 6]在地震中倒塌[33]，使5-6號機失去外部電源。隨後，1-4號機由於斷線、短路以及設備故障等原因同樣失去了外部電源[7]。停電的廠房內又有的地方大量漏水[34]，工作人員只得緊急撤離。
失去外部電源後，柴油發電機作為備用電源投入運行。但是就在地震發生後41分鐘的15時27分，太平洋上的第一波海嘯開始到達海岸線[35]。隨後，數波巨大海嘯反覆來襲，越過防波堤，嚴重損壞核電站內的各種設備，淹沒了地下室、豎井。設置在地下室的1-6號機的備用電源同樣遭到淹沒[36]。海水循環冷卻泵及燃料箱也被海嘯捲走。
結果，1、2、4號機失去所有電源，3、5號機失去交流電源，導致堆芯應急冷卻系統（ECCS）和冷卻水循環泵無法運行。海嘯也同樣破壞了海水冷卻系統（RHR）[37]。
由於堆芯停止反應後，核燃料棒在很長一段時間內仍會繼續產生衰變熱，如果長時間缺乏冷卻，燃料棒就會過熱，堆芯溫度會持續升高。堆芯內的冷卻水汽化後，水位會持續下降，同時蒸汽會導致壓力容器和安全殼中的壓力升高。最終，燃料顆粒包殼管（鋯合金材料）熔化，與水發生化學反應而產生大量氫氣。除非採取有效措施，否則即使反應堆已經停止反應，仍然有可能在數十小時內爆炸。為了防止這種情況，需要釋放安全殼內的蒸氣（排氣泄壓）來降低安全殼內的壓力。但是，排氣本身會釋放放射性物質，所以這只能作為避免最壞情況的最終手段。通常的泄壓方式稱為濕式排氣（也被稱為PCV排氣），其中安全殼中的蒸汽排出前會經過壓力抑制室中儲存的水，以除去大部分放射性物質，然後才釋放到外界環境中。乾式排氣直接將蒸汽釋放到外界，會比濕式排氣釋放更多的放射性物質。
由於停電，反應堆的冷卻功能失效，而且指示反應堆狀態的各種儀表也無法運作，再加上缺少照明和通訊功能，使得處理事故極為困難。海嘯來襲後，核電站現場還散亂着大量磚瓦碎片、車輛與油罐等障礙物，阻礙救災物資和車輛。持續的海嘯警報和反覆發生的餘震也經常迫使現場人員中斷工作。
最早停止冷卻的1號機於事故發生第二天即發生堆芯熔毀、導致氫氣爆炸；2號機由蒸汽渦輪驅動的堆芯隔離冷卻系統（RCIC）於事故後繼續運行3天；而3號機組的冷卻系統則因還殘有備用電池提供的直流電源而繼續運行了2天。這是因為2號機與3號機在設計時考慮到了全廠停電的情況，配備的隔離冷卻系統（RCIC）與高壓注水系統（HPCI）都由蒸氣渦輪機驅動，即使完全失去交流電源也能持續運行。
在停電時間超過核電站設計的最長時限8小時後，備用電池開始耗盡。地震和海嘯造成的交通壅塞導致電源車延誤，而在抵達現場的62輛電源車中，又只有一輛與核電站的電壓相匹配，使得電源車的輸出嚴重不足；雖然地震發生後的第二天搭建了臨時電纜以取代在核電站在海嘯中被淹沒的唯一的電力接收裝置，但接通後僅6分鐘就在1號機的氫氣爆炸中炸毀；日本自衛隊和駐日美軍的發電車由於超重而無法通過直升機空運。在這些因素的影響下停電時間被大大延長[38][39][40]。
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1號機位於37°25′22.7″N 141°1′58.7″E）[41]。地震後，用於冷卻堆芯的隔離冷凝器（IC）於14時52分自動啟動[42]，但為避免壓力下降過快導致堆芯損壞，工作人員開始手動操作隔離冷凝器（反覆打開和關閉閥門）[43]。然而海嘯於15時半左右到達核電站，在15時50分淹沒備用電池，儀表、閥門同時失去電源。隔離冷凝器在閥門打開的情況下可以自發地持續工作，不依賴電源，但由於之前被反覆手動操作，閥門是否仍然打開已經未知。後來東京電力派人查看隔離冷凝器的排氣口，發現「只有模模糊糊的一點蒸氣」，這才確認了隔離冷凝器不在工作。東京電力在17時出動電源車，由於地震和海嘯造成的堵車而無法前進，18時20分向東北電力請求幫助後，電源車到達時已是22時[44]，這時又遇到海嘯和電源電壓不一致的問題，結果到第二天的3月12日15時為止也沒有連接上電源。
另一方面，11日19時30分1號機的燃料棒由於冷卻水蒸發引起的水位下降而完全暴露在空氣中，堆芯開始熔毀。20時50分啟動的柴油驅動泵也在第二天的12日1時48分停止運行[45]。所有燃料棒在第二天12日6時左右時融毀。[46]綜上所述，1號機在地震發生後5小時內燃料暴露，15小時內堆芯熔毀。
11日從傍晚至夜間，隔離冷凝器一直處於停止狀態，但東京電力誤以為隔離冷凝器還在持續工作（參見後文）。11時23分左右，檢測到1號機堆芯壓力異常上升，安全殼的壓力已經高達設計強度的1.5倍。3月12日0時6分左右，廠長吉田昌郎下達了準備實施排氣泄壓的指示。[47]
3月12日，經濟產業大臣海江田萬里在了解各種風險（如放射性物質向大氣中大量泄漏，或者用於防止氫氣爆炸的氮氣泄漏）後，下達了實施排氣泄壓的命令[48][49]。內閣總理大臣菅直人也在視察核電站時指示儘快進行排氣泄壓工作。在操作手冊本身的缺陷以及廠房內強輻射的影響下，泄壓進行得十分艱難。最終，在14時30分確認泄壓成功[50][51][52] 。
1小時後的3月12日15時36分，1號機組反應堆廠房發生氫氣爆炸[53]。爆炸的瞬間被富岡中繼局（位於37°17′14.7″N 140°57′4.9″E）的公共攝影機捕捉，該攝影機自2000年被福島中央電視台設置在核電站旁約17公里處[54][55][56]。影片中的1號機爆炸發生時沒有可見的火焰，爆炸後有白煙在地面上擴散開。氫氣爆炸的原因有多種說法，如破損的堆芯向反應堆廠房充滿氫氣；或進行泄壓操作時含有大量氫氣的蒸汽流入反應堆廠房的操作室[57]。
3月12日15時40分，福島中央電視台拍攝的影片僅在福島縣當地播出[54]。1小時10分鐘後的16時50分於日本新聞網在全國網絡播出[54]。總理官邸通過這個影片知曉了實時情況。這個影片目前已在全球傳開，但發生當日在日本國內播出的電視台只有日本新聞網。
氫氣爆炸中飛出的碎片不僅造成了人員受傷，還使得2號機水泵電纜鋪設作業功虧一簣[58]。爆炸時噴出的氣體使2號機的脫落板脫落，反應堆廠房內部暴露在外[58]。
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3月12日11時36分，3號機的備用電池仍有電，但是堆芯隔離冷卻系統（RCIC）出現問題，導致冷卻停止。一小時之後的12時36分，高壓注水系統（HPCI）檢測到隔離冷卻系統異常停止而接替運行，並持續了約14小時。但高壓注水系統直接向堆芯注水，當堆芯壓力過高時不能持續，於13日2時42分被手動停止。如果要切換到柴油驅動的消防泵，就必須先打開主蒸汽泄壓安全閥（SR閥），降低過高的堆芯壓力。但安全閥又無法打開，冷卻中斷了大約7小時[59]。
結果，在3月12日4時15分，堆芯開始暴露在空氣中[60]。8時41分進行了排氣泄壓操作。1小時後，由消防車提供水源，柴油驅動的消防泵終於開始注水。但是水源很快就在12時20分用盡。[60]13時12分換用海水繼續注水，但水位仍然不足以覆蓋燃料棒。3號機的堆芯熔毀從3月13日上午5時半左右開始。3月14日7時左右，大部分燃料已穿過壓力容器落入安全殼[61][62][63]。
3月14日11時1分，反應堆廠房的操作台上方發生了與1號機組一樣的氫氣爆炸。乏燃料池附近立刻燃起大火，黑煙滾滾上升。大量的磚瓦被拋向數百米高空，造成7人受傷，搶險作業也遭中斷。其後數日內，3號機組廠房上經常能看到黑煙。儲存廢棄核燃料的乏燃料池被推測已經沸騰，因此自3月17日開始，自衛隊通過直升機和消防車向燃料池注水。3號機廠房氫氣爆炸時炸斷了通向排氣筒的排氣管，大量放射性物質通過管道泄漏到廠房周圍。在氫氣爆炸後的影像中可以確認排氣管破裂。
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停電前2分鐘的11日15時39分，堆芯隔離冷卻系統（RCIC）被手動啟動，此後繼續運行了3天。啟動隔離冷卻系統時必須要有直流電源。如果在停電之前未能成功啟動，極有可能導致堆芯失去全部冷卻能力，立刻造成堆芯損壞[64]。
隔離冷卻系統於14日13時25分停止運行[58]。19時過後，安全殼乾井壓力開始上升，21時左右發現壓力容器和安全殼的壓力基本相同，可以推斷壓力容器已經破損[65]。雖然考慮了2號機也會產生氫氣的情況，然而實際上由於1號機爆炸中2號機的脫落板脫落，氫氣從開口釋放到外部，最終沒有發生氫氣爆炸。東京電力嘗試進行濕式排氣與乾式排氣，均以失敗告終。考慮到這次壓力容器的破壞可能要比之前的大出幾個數量級，東京電力向政府申請從核電站撤離所有工作人員以確保安全，但該申請被認為具有「全面撤退」的意味而遭到拒絕（詳請參照後文） 。安全殼的壓力在600-700kPa的高壓下（約設計強度的1.5倍）保持了至少7小時[65]。
15日6時14分左右，突然傳來巨大的爆炸聲，同時壓力抑制室的壓力計的數值驟降到0[66]。考慮到壓力抑制室可能已經破損，東京電力要求全員撤離核電站，現場只留下最少數量的必要人員。然而後來發現其實只是壓力計故障[67]，爆炸聲是同時間段的4號機氫氣爆炸[68]。根據東京電力對地震儀解析得出的結論，爆炸聲發生的準確時間是6時12分，位置來自4號機。這一時間段發生的爆炸聲只有這一個[69]。也有人認為此時2號機壓力抑制室實際上已經損壞[65]。
15日7時25分，安全殼內仍然保持在730kPa的高壓。11時25分檢查員返回核電站後發現壓力已經低至155kPa，由此推斷安全殼破損發生於這段時間[70][71]。15日從2號機泄漏的放射性物質是整起事故中最多的，這是因為與1號機和3號機都成功進行排氣泄壓的情況不同，2號機未能排氣泄壓，所以放射性物質直接從安全殼泄漏[72]。但還沒有達到吉田所長所擔心的「決定性的破壞」，迴避了最嚴重的情況。這一天泄漏的大量放射性物質最初被北風吹向關東地方，後來風向變為東南風，傍晚隨雨落入土壤，形成了沿核電站西北方向延伸的帶狀高濃度污染區域。
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15日6時14分左右，突然傳來一聲巨大的爆炸聲，伴有強烈的震動，緊接着發現4號機反應堆廠房已經破損[73]。雖然也可以推斷4號機反應堆廠房也發生了氫氣爆炸，但不像1號與3號機一樣留下了爆炸時的影像。4號機當時停機進行定期檢查，堆芯沒有裝載核燃料[74]。但3號機與4號機共用一個排氣筒，推測3號機泄漏的氫氣通過連接排氣筒的管道進入4號機，從而引發爆炸[75]。由於當時全廠停電，切換閥門的動作停止，氫氣得以從3號機泄漏入4號機。像1、2、3、4號機這樣相鄰的反應堆廠房之間共用排氣筒的設計後來也被指出存在問題。氫氣爆炸導致4號機的乏燃料池暴露在外。乏燃料失去冷卻水也同樣會過熱，不過冷卻水位還足以淹沒乏燃料。15日9時38分確認廠房內發生火災，到11時自然熄滅[73]。16日5時45分左右再次出現火情，6時15分又發現熄滅。當時由於旁邊的3號機附近輻射量極高，無法前往現場確認。
5-6號機所處的位置比1-4號機高，海嘯造成的影響更小。只有一台設置在6號機高處的柴油發電機沒有在海嘯中損壞，一直正常工作，這台發電機在後來被5號和6號兩個機組輪流使用，避免全廠停電，從而保證核燃料的冷卻[76]（請參考#地震と津波による電源喪失と原子爐の破損の進行）。1-4號機所處的位置原是海拔35米的丘陵，在修建核電站時剷平為接近基岩的海拔10米（詳見福島第一原子力発電所#各原子爐の建設），所以備用電源都設置在地下一層。5-6號機的海拔高度為13米，而福島第二核電站的海拔高度為12米。海拔高度的差異與海嘯損害的程度直接相關。在比較高的5號機附近還拍到核電站周圍逐漸被海嘯覆蓋的畫面[77]。
2011年5月24日，東京電力發文稱，根據測得的壓力數據，在1號機安全殼發現有直徑7厘米的孔，2號機的安全殼有兩個直徑10厘米的孔[78]。這說明事故可能不僅是堆芯熔毀，還可能進一步造成了堆芯熔穿。
同年5月26日，東京電力發文稱，5月20日測量顯示1-3號機每個機組都產生1000kW-2000kW的衰變熱，地震之後半年內一直保持在1000kW左右[79]。鈾燃料熔化了包殼，仍在繼續從壓力容器、安全殼以及管道的破洞、2號機壓力抑制水池的破洞中向外部環境中泄漏放射性物質。3號機堆芯使用的燃料是混合氧化物製成的MOX燃料，除了鈾以外還含有鈈[80]，因此其對大氣、海水和地下水的泄漏被尤為關注。
2015年，使用緲子對反應堆內部進行透視，結果發現1號機的核燃料全部融毀並落入壓力容器底部，同時也有一部分從壓力容器底部漏到安全殼底部[81]。2號機的燃料中有七成以上融化後落入容器底部，2016年7月調查發現落下的核燃料大都在壓力容器的底部[82][83][84]。另根據2014年東電的分析，3號機大部分的核燃料都穿過壓力容器的底部落入安全殼[61]。
2019年2月13日，東京電力使用機器人調查了2號機中沉積物的硬度。這些沉積物被認為是熔毀的核燃料。這次調查是對堆芯熔毀的1-3號機進行的首次接觸調查。根據策略，調查結果將用於幫助確定核燃料取出的計劃。計劃中，取樣調查將在2020年下半年進行。核燃料的取出預計將於2022年正式開始[85][86]。
善後工作的目的是將反應堆保持在低溫停止狀態，具體措施是通過水泵車或架設臨時水泵，將冷卻水注入堆芯與乏燃料池後再進行排水。初期水源直接使用海水，後來改用福島縣雙葉郡大熊町的水壩貯藏的淡水。7月上旬，雖然該工作尚未完成，但已從一直以來單純的注水排水轉為了冷卻水循環（使用阿海琺和Kurion除污設備進行）。8月，東芝等公司開發的SARRY更進一步加強了處理能力。此後一直在努力解決相關問題。
現場的工作人員和技術人員在苛刻的條件下進行着事故善後工作。而由於初期共有50位人員進行善後，他們因此被讚譽為「福島50死士」[87]。
修理汽輪機廠房前必須排出污染水，所以堆芯注水工作、汽輪機排水工作與使用機器人進行的調查工作同時進行[88][89][87]。反應堆廠房內有極高的輻射，現場人員無法進入，管道故障狀況的調查與故障維修變得難以進行。並且由於很多儀表及電氣系統都發生故障，現場人員無法把握反應堆的詳細信息。為了幫助現場人員分析情況，「核災害用機器人」被投入使用，以進行調查與信息收集工作。
4月17日，東京電力發布從2011年10月開始到2012年1月為止的善後工程表，將堆芯低溫停止分為了2個步驟[90]。進行的順序主要是：
- 使用遙控設備嚴格監控工作人員的輻射劑量和健康狀況，預防放射綜合症等疾病。
- 為了讓工作人員可以進入廠房，並且防止污染向周圍環境中泄漏，確保將廠房內含有放射性物質的水轉移到可以安全保管的地方。日後再進行淨化。
- 為了讓工作人員可以進入廠房，過濾廠房中的空氣以降低輻射量。
- 工作人員進入廠房後先修理水位計和壓力計，以更準確地掌握情況。然後，根據掌握的情況選擇對應合適的冷卻方式。在這過程中，為了避免壓力降低空氣流入而發生氫氣爆炸，需要繼續注入氮氣。
- 加固4號機乏燃料池底部。
- 儘快建立基於空氣冷卻的冷卻水循環系統，達到低溫停止狀態。
為了減少妨礙工作的輻射，同時減少空氣污染，進行以下措施：[91]
- 在現場噴灑飛散防止劑（樹脂乳液）。
- 用遙控工程車清理被污染的磚瓦碎片。
- 用特殊覆蓋物覆蓋住反應堆廠房。
2011年12月16日，日本政府稱反應堆達到低溫停止狀態，宣布「核電站的事故已經結束了」。福島縣知事對此表示反對。
2013年3月18日，1、3、4號機與共用乏燃料池突然停電，暫時失去冷卻循環能力。20日清晨修復了配電箱，恢復了冷卻能力[92]。
2013年7月22日，在事故發生之後兩年又幾個月，東電首次承認福島核污水放射性污水正洩漏流入太平洋，證實了漁民與核子監督機構的專家多年的懷疑[93]。8月20日，核電站又發生一起意外，導致多達300噸的高輻射濃度污水從污水儲存槽外洩。這污水足以危害附近工作員工的健康。這次污水外洩事故被評為國際核事件分級表中的第三級[94][95]。8月24日，東電表示，導致福島第一核電站蓄水罐大量洩漏放射性污水的原因是由於蓄水罐變形。此前東電曾經用橡膠圈對蓄水罐進行了密封，防止蓄水罐變形，但是，近日橡膠圈可能已經因老化而喪失功能[96]。8月26日，安倍政府採取緊急措施，直接出面解決外洩問題，顯示政府對東電缺乏信心[97]。9月3日，日本政府準備投入470億日元經費阻止汙水外洩，並且建設凍土牆與除汙裝置[98]。9月19日，日本首相安倍晉三親自視察核電站並且作出指示，除了先前除役的四個反應爐以外，完好但停機的第五、六號反應爐也應報廢，專心處理汙水問題[99]。
2012年10月，東芝研發了能從污染水中除去氚以外62個核素的「多核素除去裝置」ALPS（英文：Advanced Liquid Processing System，直譯作「高級液體處理系統」，日文簡稱：アルプス，與日語「阿爾卑斯」諧音）[100][101]。2013年3月25日，原子力規制委員會根據運行實驗的評價[102]批准了對原子爐施設保安規定的修改以進行試運行，並發表文章稱東電的試運行（熱實驗）將在月內開始。ALPS擁有3個系統，每天能處理250噸污染水。其中1個系統在3月下旬開始進行運行實驗。4月開始試運行的A系統，在6月15日由於儲水罐被腐蝕而發生了漏水的問題。7月25日，東電明確了問題所在：儲水罐厚約7毫米的焊接部分，在被污染水所含的氯離子和次氯酸腐蝕後，出現了細微的裂痕。因此，東電決定在罐子內放入橡膠，對於已經開始試運行的B系統，也在8月初停止運行並對儲水罐進行修補。還沒有開始試運行的C系統同樣採取此修補措施。至此，全部系統都已停止。9月中旬計劃重新啟動1個系統。預計在年內開始正式運行[103]。由於氚無法去除，有計劃將摻有氚的污染水進行稀釋後排放到海洋中，但有很多漁民對此持反對意見，而且難以確定排放的具體時期。在這一點上，東電方面堅稱氚是安全的[104]，但對此有很大爭議[105][106]。
自2014年起，東電公司開始在事故反應堆周圍的地下建造凍土屏障，以阻止反應堆中殘餘的核燃料污染地下水[107]；然而在2016年，東電公司承認該屏障只能「減緩」受污染地下水的滲透而不能完全阻止[108]。至2020年，每日流入的地下水、雨水等從2014年的約440 m3降至約100 m3，而每日生成的污染水由2014年的約540 m3降至約140 m3[109]。
到2021年3月，核電廠區域共存有125萬立方米的核廢水[110]，經淨化系統處理後去除了放射性同位素（除了氚），符合當地排放至大海的標準。截至2020年11月，共有27%的經淨化廢水達到排放標準，其餘73%需要繼續淨化[111]。然而，氚無法從水中分離。2019年10月，水中的氚含量已達到約856TBq，平均濃度達每公升0.73MBq。專家認為，在一年時間內將廢水全部排放，當地人吸收的輻射量僅為0.81微希，而採取蒸發方法的輻射量為1.2微希。相比之下，日本人每年都會吸收2100微希的自然輻射[112]。國際原子能機構認為估算數字準確，並建議須儘快制定核污水的處理計劃[113]。儘管輻射量可忽略不計，日本委員會仍擔心污水會對當地經濟造成影響，特別是漁業和旅遊業[112]。2021年2月9日，日本天主教主教會議和韓國天主教主教會議公開反對排放計劃，得到漁民、當地縣理事會及濟州道知事元喜龍的支持[114]。日本共產黨也對排放計劃表示強烈反對[115]。
儘管受到各方反對，日本政府還是於2021年4月13日正式宣布排放核污水，預計在兩年後進行污水排放[116]。
2021年9月中旬以來，福島核電站的凍土屏障出現異常升溫[117]。
2021年11月2日，原子能管制委員會宣布，2020年至2021年期間在福島核電站周圍水域進行的海洋監測中，一直錯誤地設定放射性物質的監測下限值。發生錯誤原因是因為2020年5月更換監測實施單位時沒有正確傳達監測規範[118]。
2022年7月22日，日本原子能規制委員會宣布，批准東京電力公司福島第一核電站核污染水排放計劃，若東電公司的排放計劃獲得福島縣等地方政府和相關漁業從業者的同意，東京電力公司即可動工建設海底隧道等排放設備，實施排放計劃[119]。
2023年8月24日起開始排放福島核電廠的放射性污水，為期30年。因核污染水曾直接接觸核反應堆堆芯，此行為引發週邊海域的國家嚴重關切。有84%的韓國人不希望排放核污水[120]。
事故中的排氣、氫氣爆炸、安全殼損壞、冷卻水泄漏等等事件，使得放射性物質泄漏到了大氣、土壤、水坑、井、海水以及地下水中。核污染隨後在日本國內外擴散開來。
福島第一核電站從3月14至16日泄漏的放射性物質最多，3月20日至23日的泄漏量次之。3月15日前後的泄漏主要來自於2號機，但是3月20日開始的泄漏原因尚不明晰。
放射性物質的擴散及在土壤中的沉積情況與風向及降水有密切聯繫，因此不同的地方即使是與核電站距離相同，放射量也會有很大的不同，污染擴散的形狀也並不是通常所認為的圓形。從14日深夜到15日凌晨泄漏的放射性物質順着西南偏南風吹向茨城縣，隨後風向逐漸轉為正西。最終放射性物質隨雨落入土壤，在群馬縣北部和栃木縣北部造成污染[121]。15日下午，含有放射性物質的雨落在福島縣中通區域，夜間則落在核電站西北方向的區域，在這兩個地方造成了高濃度的核污染[122]。3月20日下午，輻射雨落在宮城縣和岩手縣交界處附近。3月21日夜間至22日凌晨輻射雲順着南風擴散到茨城縣南部和千葉縣北部（柏市附近）[121]。
後來發現，從3月14日到15日左右從核電站中泄漏了放射性碘-131。14日2號機事故中泄漏出超過正常值2,500倍（10,000Bq/m³）的放射性碘，最初順風吹向大海，3月15日0:00風向轉為南風，隨後依次經過了茨城縣和栃木縣。這與先前SPEEDI所預測的銫擴散的區域完全不同。
福島第一核電站正門附近的輻射量到3月12日4時00分為止都是正常範圍內的0.07微西弗（μSv/h）。但到了4時30分，測得的輻射量升高到0.59μSv/h，7時40分再次升高到5.1 μSv/h，15時29分在1號機西北場地更是高達1,015 μSv/h[123]。3月14日深夜開始出現了更高的數值，15日9時00分測得的最高值已至11,930μSv/h。15日10時22分在3號機附近測到了每小時400毫西弗（400,000μSv/h）的超高數值。此後輻射量開始逐漸減少，5月2日21時正門附近僅測得45μSv/h。
事故之後在各地測到的最大輻射值為：福島縣浪江町赤宇木170μSv/h，福島市24.24μSv/h，栃木県宇都宮市1.318μSv/h，東京都新宿區0.809μSv/h[121]。事故發生以前，日本平時的輻射量在0.025～0.15μSv/h左右。
根據東京電力及東京電力福島核電站事故調查委員會（國會事故調）對事故中向大氣中泄漏的各种放射性物質量的報告，稀有氣體泄漏了500千兆貝克勒爾（500PBq），碘-131泄漏了500千兆貝克勒爾，銫-134泄漏了100千兆貝克勒爾，銫-137泄漏了100千兆貝克勒爾。將碘-131與銫-137加起來，換算值相當於放射性碘900千兆貝克勒爾，與切爾諾貝利核電站事故的5200千兆貝克勒爾相比，大約是六分之一[18][17]。此外，根據原子能安全保安院在2012年2月16日發表的報告稱，泄漏的放射性物質有480千兆貝克勒爾。原子力安全委員會在2011年8月22日發表的報告中則是570千兆貝克勒爾[17]。
另外，根據東京電力的報告，根據水量與濃度可以推算出，從2號機泄漏的高濃度污染水中含有3300千兆貝克勒爾放射性物質[124]。高濃度的污染水中有一部分泄漏進入海洋與地下水[125][126]。
截止至2011年10月13日，在東北地方、關東地方與甲信越地方總共13個都/縣裡，土壤中累積的銫-137與銫-134仍然超過1萬貝克勒爾/米2[127][121]（根據一項1999年以後的調查，事故前土壤中銫-137的最大值為長野市的4,700貝克勒爾/米2）。另外，福島縣仍然約有1,800km2的地區年平均輻射量[註 7]大於5毫西弗（1.0μSv/h），其中還包括約500km2輻射量大於20毫西弗（3.8μSv/h）的地區[18]。事故後指定的避難地區是以20毫西弗為基準的，因為這是居民的年輻射劑量上限。2012年12月，政府將年平均輻射量1毫西弗（0.23μSv/h）以上的8縣102市町村指定為「污染狀況重點調查區域」並展開除污工作[128]。
雖然這起事故之前，反應堆內的核燃料是東京電力的所有物，但根據東京地方法庭的判決，事故後泄漏的放射性物質的所有權屬於所附着土地的主人[129][130]。
2019年9月19日，東京地方裁判所對東京電力公司3名前高管福島核事故責任案做出最終判決，認定東京電力公司前會長勝俁恆久等3人無罪。檢方先前認為東京電力公司預測了發生巨大海嘯的可能性，但沒有採取應有對策，要求判處東京電力公司3名高管5年有期徒刑。被告辯護律師則稱，被告無法預料到巨大海嘯，即使採取對策也無法防止事故發生。無罪判決宣佈後，原告支持者在東京地方裁判所外進行了抗議[131]。此後，檢察院方的指定辯護律師提起抗訴，在2022年6月6日的庭審會上，檢方表示被告人是可以預見海嘯來襲的，理應有所對策，並表示一審的裁決存在事實上的謬誤[132]；另一方面，被告表示己方無罪[132]。當日法庭宣布停止審議，檢方律師表示此案或於2022年冬季宣判[132]。
2022年6月17日，最高裁判所宣布了對該事故的國家責任認定與國家賠償的四起集體訴訟案的裁定，表示國家不承擔此次事故責任，理由是日本政府於2002年的關於地震預測的長期評估中未能預想到會發生此次事故中規模的地震與海嘯，假設日本政府為防範事故的發生，要求了涉事企業採取妥當措施，發生事故的可能性依舊會很高[133]。同時，媒體認為此次裁決將對日本全國範圍內的約三十起此類訴訟案件產生影響[133]。
2022年1月，部分曾住在福島的日本民眾向東京地方法院提起集體訴訟，他們以受到福島第一核電站事故帶來的放射性物質影響而患甲狀腺癌為由，向東京電力公司索賠。2023年9月13日，東京地方法院再次開庭審理此案。[134]
事故中發生的氫氣爆炸事件令日本政府不得不下令使用海水來冷卻反應堆[135]。事故發生後，東京電力公司為了促使核反應堆降低氣壓而將堆內氣體排放到大氣層，為了冷卻核反應堆而向堆內注入大量冷卻水，之後又排放入大海。這些危機處理措施以及其它的意外與失控事件使得福島核反應堆內的放射性物質持續大規模泄漏。[136]3月12日，日本內閣官房長官枝野幸男發布緊急避難指示，要求福島核電站周邊10公里內的居民立刻疏散，以免遭受核輻射的影響，在第一次轉移約45,000人以後，枝野幸男又宣布避難半徑擴大為20公里。[137][138]英、法等國顧慮到輻射性汙染的危險擴散，也分別通知國民考慮盡快離開東京。[136]福島核事故更導致在全世界都測量到微量輻射性物質，包括碘-131、銫-137（半衰期為30年）在內。大量放射性同位素因此核事故釋入太平洋。[139][140]
由全面禁止核試驗條約組織籌備委員會（Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization，CTBTO）所主管的一套專門偵測核子爆炸的監測系統，能夠全球追蹤從損毀核反應堆釋出的放射性物質擴散狀況。超過40所CTBTO放射性核素監測站都已偵測到從福島核反應堆釋出的放射性同位素。CTBTO的183個會員國都可得到這監測數據與分析結果。大約1,200個科學與學術機構現正共享這服務。[141]
3月12日，遠在福島核電站200 km以外的高崎市的CTBTO監測站最先偵測到放射性物質。3月14日，放射性物質已散佈到俄國東部，兩天之後，更飛越太平洋抵達美國西海岸。到15日，整個北半球都可偵測到微量放射性物質。4月13日，位於南半球的CTBTO監測站，包括澳洲、斐濟、馬來西亞、巴布亞新幾內亞等在內，也偵測到放射性物質。[142]
根據專家透露，此次核事故釋出的放射性物質大約是車諾比核事故的十分之一。[143]文部科學省於2012年3月發佈的一份報告表示，福島核電站釋出的放射性塵埃大約已瀰散車諾比核事故的十分之一距離。[144][145]根據挪威空氣研究學院（Norwegian Institute for Air Research）完成的一項研究，對人體健康影響甚大的銫-137在這次事故總共釋出劑量大約是車諾比核事故的40%。[146][147]
2011年3月，日本政府官員宣佈，在東京與其它5個縣府境內的18所淨水廠偵測到碘-131超過嬰孩安全限度。[148]2011年7月，日本政府尚無法控制防止放射性物質進入國家食糧，在200 英里範圍內，包括波菜、茶葉、牛奶、漁蝦、牛肉在內，很多食物都偵測到放射性汙染。[149]2012年情況有所改善，包心菜、稻米、牛肉，沒有檢驗發現顯著放射性。東京的消費者安全認證並接收了一批福島生產的稻米。[150]
2011年8月24日，日本原子力安全委員會（Nuclear Safety Commission，NSC）公佈因福島事故而排氣釋出的放射性物質總量的重新計算結果。從3月11日至4月5日，總量降低為130 PBq （拍貝克勒）碘-131，11 PBq銫-137，大約是車諾比總量的11%。早先估計分別為150 PBq、12 PBq。[151]
2011年9月8日，日本原子力研究開發機構（Japan Atomic Energy Agency）、京都大學與其它學院的日本科學家工作團隊發表排入大海的放射性物質總量重新計算結果。從3月後期至4月，總量是15 PBq碘-131與銫-137，是東電估計數量4.72 PBq的三倍，這是因為東電只計算了4月、5月排入大海的總量，加上由於大量飛浮空中的放射性物質會以雨水形式進入大海，因此必須重新計算。[152]
根據東電，2011年9月前半月，從核電站釋出的放射性物質估計為200 MBq（百萬貝克勒）每小時， 大約是三月事故發生初期輻射水平的四百萬分之一。[153]
根據法國輻射防護與核安全研究所（Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire）於2011年10月發表的報告，從3月21日至7月中期，大約有27PBq的銫-137釋入大海，大多數（82%）是在4月8日前釋入大海。這是有史以來，觀察到的最大量人造放射性物質釋入大海。由於福島海岸附近湧流著全世界最強勁的海流，令汙水遠佈太平洋，造成放射性物質大量瀰散。從分析海水與海岸沉積物的測量數據，科學家認為，至2011年底為止，核事故造成的後果並不嚴重，海水放射性濃度很低微，沉積物放射性累積有限。但從另一方面來看，在核電站附近，沿著海岸，顯著的海水汙染可能會繼續一段時間，因為表面水會流過汙染表土，將放射性物質傳輸進入大海。有些海岸區域可能會擁有比較不良的稀釋特性或沉積特性。最後，還有一些可能存在的放射性物質，例如鍶-90或鈽，尚未被仔細觀察研究。近期觀察顯示出，在福島海岸區域捕獲的一些海產物種（大多數是魚）持續被汙染。經過一段時間後，對於銫汙染最為敏感的生物應屬濾水生物和食物鏈上端的魚類，因此，持續監督在福島海岸外捕獲的海產是明智之舉。[154]
2012年5月24日，東電公佈福島核事故所釋出的輻射量。從2011年3月12日至31日估計總共有5×1017 Bq碘-131、1×1016 Bq銫-134與1×1016 Bq銫-137釋入大氣層。從4月到年底所釋出的輻射劑量是3月份的1%，可以視為微不足道。從2011年3月26日至9月30日，共有18×1015 Bq釋入大海；共有1.1×1016 Bq碘-131、3.5×1015 Bq銫-134、3.6×1015 Bq銫-137釋入大海。[155]
2012年5月，東電報告，2011年3月至少900 PBq釋入大氣層。[156]2012年8月，研究員報告，住在核電站附近的一萬居民受到少於1毫西弗很多的輻射，遠小於車諾比居民。1毫西弗輻射劑量被視為在安全限度內。[157]
2012年10月，科學家分析日本農林水產省數據後總結，核電站仍舊洩漏放射性物質進入大海。在那附近不應從事漁業，在捕獲的魚類體內量度到的放射性銫元素輻射水平仍舊相當高，不比在事故發生後那幾個月內的輻射污染低。[158]2012年10月26日，東電承認，雖然由於反應爐地下室都積滿了冷卻水，輻射水平已趨穩定，但仍不能排除輻射洩露進入大海的可能性。東電正在建造一道2,400英尺長、100英尺深的鋼鐵與混凝土圍牆，在反應爐與大海之間，預期可在2014年中完工。2012年8月，在福島海岸附近捕獲的兩條六線魚被測量到含有25,000 Bq銫-137每公斤魚重，這是自從事故發生以來，量度到最高銫劑量的一次，是政府安全限度的250倍。[159][160]
2013年2月，世界衛生組織發表報告，總人口癌症發病率預期不會出現顯而易見的增加，但是某些特定族群如嬰兒可能會出現較高癌症發病率。例如，居住在浪江町與飯館村的嬰兒在核事故發生後第一年大約受到12至25毫西弗有效劑量。因此，女嬰估計會得到乳癌、甲狀腺癌（thyroid cancer）的機率分別會增加6%、7%，男嬰估計會得到白血病的機率會增加7%。這是相對發病率，不是絕對發病率。例如，由於甲狀腺癌的基礎發病率很低（0.75%），雖然發病率增加很多，呈現的只是極少量絕對發病率的增加（0.5%）。另外，參與核事故救難的緊急員工中，可能三分之一的員工罹患癌症的機率會極微幅地增加。[161][162]
2021年12月14日，日本海洋研究開發機構的研究人員研究發現，福島核事故泄漏的放射性物質已經擴散進入北冰洋[163]。
‧橘色曲線勾勒出一次圍阻體的輪廓。
‧壓力抑制槽在底座周圍形成一個環形槽。
1：爐心、燃料棒，2：混凝土屏蔽塞，可開啟更換燃料5：乏燃料池，8：壓力槽，10：混凝土屏蔽牆，11：不鏽鋼乾井，13：埋置的混凝土，18：水（濕井），19：外殼被埋置部分，20：底座，21：反應爐建築，22：燃料更換平台，24：壓力抑制槽，25：排氣口，26：起重機，用來搬運燃料棒及替換組件，27：乏燃料，28：冷凝液管，29：從渦輪發電機組來的冷水管，30：往渦輪發電機組去的蒸氣管，31：反應控制棒驅動，可調整反應控制棒插入深度以調節反應，39：反應控制棒。
在1960年代，通用電氣（GE）開始生產的加壓沸水反應爐採用了馬克1型圍阻體，並使用了建造容易，較小、較廉價的設計結構。[164]這種反應爐稱為「馬克1型反應爐」。福島第一核電廠的6座反應爐之中，有5座是馬克1型反應爐。在大地震與大海嘯之後，由於冷卻系統故障，有幾座馬克1型反應爐遭遇了爐心熔毀的命運。[165]
1980年後期，通用電氣自1975年以來的內部文件曝光，內容指稱馬克1型反應爐未經足夠測試、存有影響安全的設計瑕疵，導致數家公用事業公司、發電廠經營者曾打算對通用電氣提告。期間，美國核電廠已針對所有馬克1型反應爐進行改造，增加了排氣系統，以便在過熱的狀況下尚能降壓。在諸多瑕疵當中，馬克1型圍阻體的低圍阻容量設計最為人詬病，就像福島第1核電廠現正經歷的狀況，這種設計經不起爆炸，以及氫氣膨脹的衝擊。[164]
前通用電氣工程師戴爾·布瑞丹鮑（Dale Bridenbaugh）提到，「馬克1型反應爐的設計尚未能承受重大意外中可能面臨的負擔」，35年前他因擔心核子反應爐的安全設計問題而提出辭呈。布瑞丹鮑表示：「當時，我不認為各家電力公司審慎重視這個問題。我覺得，在完成分析之前，有一部分核電廠應該關閉，但通用電氣和各家電力公司都不想這麼做，我只好離開」[166]。
通用電氣水電部門發言人麥可·特圖原（Michael Tetuan）說：「馬克1型反應爐是該行業之內的主力，擁有40多年的安全可靠記錄，從來沒有哪一個馬克1型圍阻系統出現過缺口」[164]。3月14日，另位發言人詹姆斯·希利（James Healy）表示，該公司在北卡羅萊納州威爾明頓的一個指揮中心，已經有工程師待命，隨時準備為福島第一核電站提供援助，一起努力控制住事故。[167]
通用電氣日立核能（GE Hitachi Nuclear Energy）工程師詹姆斯·克拉珀（James Klapproth）表示，福島核電廠已經設有排氣系統協助釋放壓力。[164]通用電氣並未說明馬克1型反應爐的設計是否足以承受福島第一核電廠所遭遇到的一連串事故，包括規模9.0大地震、伴隨的大海嘯和造成的一系列設備損毀。[165]
1972年，美國原子能委員會安全檢查官史蒂芬·韓納爾（Stephen Hanauer）認為，馬克1型反應爐所引起的安全疑慮難以接受，並建議停止生產更多這類型反應爐。稍後同年，美國核能管理委員會（前身是原子能委員會）的未來首長約瑟·亨德利（Jeseph Hendrie）表示，值得考慮禁止馬克1型反應爐，但由於當時這型反應爐頗受核能發電產業和監管官員的關愛，如果此時下達禁止令，核能發電的時代可能會跟著告一段落。[164]
1980年代中期，核子管理委員會官員哈若德·滇頓（Harold Denton）曾斷言，一旦發生事故造成燃料棒過熱與熔毀後，馬克1型反應爐爆炸的機率高達90%。[164]
倫敦帝國學院核子工程中心主任羅賓·葛林姆斯（Robin Grimes）表示：「40年前就是為了方便才如此做，當時的設計準則強調方便性比安全問題更重要」、「就我所知，馬克1型反應爐是唯一以那種方式建造的反應爐。這是很糟的決定，我們正在承受這個糟糕決定造成的後果。這真的是非常奇怪的設計」。[165]
關於福島第一核電站在震災發生後的一連串事件，麻省理工學院的約瑟夫·歐何曼博士（Dr. Josef Oehmen）寫了一篇文章《為什麼我不擔憂日本的核子反應爐》，全文源於他寫給住在日本親戚的一封電郵。後被轉貼在部落格，並引起了極大的迴響。[168]
根據加州大學戴維斯分校教授亞歷山大·納弗洛斯基（Alexandra Navrotsky）分析，在這次核事故中，核電廠被迫使用海水作冷卻劑，可是海水會腐蝕核燃料棒，形成帶有鈾元素的原子簇，一旦這原子簇被傳輸至大海，可以長時間存留於附近海域，令核污染問題變得更加嚴峻。[169]
布瑞丹鮑表示：「我為正在那裡（福島第一核電廠）設法處理問題的人感到同情。另一方面，福島核電廠目前情況不能說是馬克1型圍阻體所直接造成，而是來自地震、海嘯，以及馬克1型圍阻體的容錯性比某些其他類型反應爐低的直接影響結果」，並認為日本這一次所遭受到的超級災難，遠超過工程師所預期的風險。[165]
福島第一核電站事故對幾年來正在復興的核能造成了很大的衝擊。這種復興部分是由於石油價格攀升刺激的，部分是由於更安全的反應堆設計，部分是由於全球變暖迫使各國尋求化石燃料的替代方案[170]。
這個衝擊在發達國家最為強烈。幾個國家對日本的這起事故的反應是放棄重新啟動烏克蘭切爾諾貝利核事故之後就暫停的核計劃的方案。發展中國家的反應更多樣化。諸如馬來西亞和泰國等國家放棄了它們的核計劃，但是大多數仍然在尋求核選項。儘管一些國家已經宣布它們的計劃正在進行重新評估，它們幾乎沒有表現出打算改變道路的跡象[170]。
然而，福島核事故已經帶來了新的懷疑，出現了一些重要的教訓，包括從需要確保充分考慮到自然災害，到培養公眾對負責核安全的組織（以及個人）的能力的信任的重要性。此外，福島核事故刺激了對可再生能源的熱情[170]。
3月15日，因應福島核電站事故的嚴重性和不確定性，中國駐日本大使館及駐新潟總領事館，立即採取一切可能的手段與措施，安排尚在重災區的中國公民有序撤離，並安排大巴車前往宮城縣、福島縣、茨城縣、岩手縣的指定地點接出中方公民，分別送到成田機場和新潟機場，並聯繫航班協助返回中國[171]。3月中旬，因謠言「碘鹽能夠防輻射」的影響，中國部分地區出現了公眾搶購碘鹽的情況[172]。而包括福建、廣東等等地區，由於部分群眾擔心福島核危機會影響食鹽供應，於3月17日早上也出現搶購食鹽潮。3月18日，應東京電力公司請求，中國三一集團免費提供一套價值100萬美元的臂架的泵車[173]。3月19日從長沙啟程經上海運往大阪，於3月24日上午抵達日本，前往福島第一核電站於4月1日參加放水任務。[174]
香港特別行政區政府於3月15日晚上7時正對宮城縣、福島縣、茨城縣和岩手縣發出黑色外遊警示。就日本福島核電站事故事態嚴重，呼籲香港市民切勿前往宮城縣、福島縣、茨城縣和岩手縣等地；而身在當地的香港人則應密切留意當地政府的報導及相關資訊，盡量保障個人安全[175]。3月17日許多地區食鹽被搶購一空，香港食物及衞生局局長周一嶽認為有投機者散播謠言，強調服用食鹽過量會影響健康，呼籲毋須就核輻射杞人憂天。
福島發生核事故後，澳門市政署宣佈暫緩福島食品的入口申請，福島附近最高風險的9個縣的食品，須符合進口衛生文件要求，以及附有由日本發出的輻射監控，才能進口。[176]
因福島一號核電廠事故等核安危機，台灣於3月11日將日本青森縣、岩手縣、宮城縣及福島縣列入紅色旅遊警示燈號範圍內[177]。3月12日，台灣又增添北海道東部與南部沿海區域為紅色警示區，暫時不宜前往旅遊。[178]。3月15日再將關東地方（含東京都）列入黃色旅遊警示燈號。同日晚間更將東北地方、關東地方、北海道東部與南部沿岸全列入紅色旅遊警示，並將日本全國（除沖繩縣）全納入灰色旅遊警示範圍。[179]行政院原子能委員會並於松山、桃園、小港等國際機場檢測入境國民和國外旅客之輻射劑量[180]。 行政院各部會亦加強檢測日本進口各項商品，監測全國各地環境輻射值、公共給水、農糧產品，監控漁船作業海域並定期檢測漁撈漁獲輻射值。[181]
2011年3月25日起，台灣宣布全面禁止進口福島5縣食品。2022年2月8日，宣布鬆綁日本福島五縣食品管制措施。[182]
法國原子能安全委員會於3月15日將福島核電站的災情，列為國際標準的第六級，僅次於最高的第七級。法國於3月17日證實，其救援隊因核輻射洩漏嚴重，已放棄在宮城縣的救援工作[183]。
將駐日外交官及其眷屬撤往首爾與台北；為接應駐日外交官其眷屬，美國在台協會於3月17日當日停辦簽證業務[184]。美國西海岸各州居民在12日後出現搶購碘片、蓋格計數器風潮，因為服用碘片（碘化鉀）可以幫助人體不吸入放射性碘，而蓋格計數器可以用來量度放射性物質。[185]
將撤離南千島群島駐軍[186]。俄羅斯總統梅德韋傑夫、總理普京對上周五在日本東北海域發生的9.0級地震引發海嘯並造成核電站爆炸的遭遇非常關注。普京表示說，日本是俄羅斯的友好鄰邦，現在要擱置一切問題，盡力向日本提供幫助。 俄羅斯遠東地區也出現搶碘酒現象。[187]。
德國外交部於3月16日建議旅日德僑遠離首都圈[188]。3月18日至4月29日之間，東京的德國駐日大使館將全體館員和使館業務暫時移至大阪的德國駐阪神總領事館[189][190]。
亦有部份國家暫將位於可能核災區內的駐日大使館遷往大阪。[191]
2013年9月9日起，韓國禁止進口日本福島核電站周圍8個縣生產的水產物品。[192]
由於與民眾聯絡溝通不良，並且未能有效地管理緊急事故，日本政府與東京電力公司飽受外國輿論界批評。[193][194]而在事故多年後，日本政府卻已催促災民們盡快返鄉並逐一停止對災民的補助。日本人民對災民們的關心亦逐漸淡化，甚至部分災民遭受歧視，如同當年廣島和長崎的被爆者那樣[195][196]。同時部分災民一直尋求對東京電力公司高管追究刑事責任[131]。 2019年9月10日，日本環境大臣原田義昭表示，福島核電站的數萬噸污染水可能不得不釋放到太平洋。2011年地震和海嘯造成工廠損壞後，用於冷卻受損燃料核心的水被儲存在現場的巨型水箱中。但負責運營核電站的東京電力公司表示，它將在2022年耗盡水的存儲空間。自福島三座反應堆熔毀以來的八年間，每天都有大約200噸的放射性水從受損建築物中抽出。原田義昭說，他的「簡單意見」中唯一的選擇是將水排入海中並稀釋它。日本龐大的漁業以及鄰國南韓強烈反對將受污染的水傾倒入海洋的想法。[197]不久安倍內閣改組，繼任環境大臣的小泉進次郎在福島縣訪視時表示，核電站污水排入太平洋只是原田義昭個人感想，但已造成福島縣漁民不安，身為繼任者要向大家致歉[198]。
維基新聞專題頻道：2011年3月日本地震
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