福島核事故是人類歷史上極為嚴重的核電事故之一。2011年3月11日，日本東北部海域發生強烈地震并引發巨大海嘯，福島第一核電站受到嚴重沖擊。地震和海嘯導致核電站的電力供應和冷卻系統癱瘓，反應堆堆芯過熱，隨后發生氫氣爆炸等一系列嚴重情況，大量放射性物質泄漏到環境中。這起事故不僅對當地生態環境造成了毀滅性打擊，土壤、水源等受到嚴重污染，還引發了全球對核電安全的高度關注。接下來，讓我們深入了解日本福島第一核電站事故的具體情況及后續影響。
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。這次事故在國際核事件分級表（INES）中被分類為最嚴重的7級。2015年3月調查發現，爐心內所有核燃料都已熔毀。這次事故是東日本大震災的次生災害之一。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）。
概要
東北地方太平洋地震于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號機停機處于定期安全檢查狀態。地震后，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，導致機組失去了外部供電，因此應急柴油發電機被成功啟動。
地震發生約50分鐘之后，最高高度約為14公尺~15公尺（電腦分析后得出的高度為13.1公尺）的海嘯襲擊了核電站，設置在地下室的應急柴油發電機因淹沒在水中而停止運作。此外，電器、水泵、燃料罐、緊急電池等大部分設備受損或被水沖走，核電站陷入了
全廠停電
（Station Blackout，縮寫：SBO）。因此，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。由于核燃料在停堆后仍然會產生巨大的衰變熱，如果不繼續注水，堆芯內就會開始空燒。最終，核燃料會因自身放熱而熔化。
在1-3號機中，由于燃料組件的包殼熔化，包殼中的燃料顆粒落到反應堆壓力容器底部，形成了
堆芯熔毀
。熔化的燃料組件溫度極高，熔穿了壓力容器底部，并熔化了控制棒插入孔和密封處，一部分燃料從開孔處落入反應堆安全殼。此外，由于燃料本身的高溫以及安全殼中產生的水蒸氣和氫氣引起的壓力急劇升高，導致1號機組的管道部分及安全殼部分損壞。
另外，1-3號機熔毀的堆芯向反應堆、汽輪機廠房內釋放了大量氫氣，導致1、3、4號機發生了氫氣爆炸，廠房和周圍的設施被嚴重損壞（雖然在事故發生時4號機處于停機狀態，但是氫氣很可能從3號機通過兩個機組共用的排氣管進入4號機，因為該管道在停電時是打開的。
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，使得這起事故成為了前所未有的特大核事故。
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90萬億[注 3]貝克勒（Bq）的鈾元素和碘-131、鎘-137和钚-134大規模釋放，大約相當于切爾諾貝利事故520萬億Bq的六分之一。截至2011年8月，平均每半月泄漏2億Bq（0.0002TBq）的鈾元素。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。
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，一些地區逐漸解除了避難指示。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，如果進行順利，將在2041年到2051年左右完成。
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的核處理水稀釋后排入大海。
2023年8月24日，日本政府于日本時間下午1時開始排放核污染水。
事故經過
各反應堆的配置圖（基于日本國土交通省之國土畫像情報（彩色航拍）制作。攝于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
地震與海嘯造成的電源喪失
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，記錄到的最大加速度為550伽，是福島第一核電站最大加速度設計基準的126%。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。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的2008年6月14日巖手宮城內陸地震（4022伽）。
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在地震中倒塌，致使5-6號機失去外部電源。隨后，1-4號機由于斷線、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，工作人員只得緊急撤離。
失去了外部電源后，一段時間內成功啟動了緊急電源柴油發電機。但是地震發生后41分鐘的15時27分，從太平洋打來了第一波巨大的海嘯，之后又數次襲擊核電站。海嘯越過防波堤，嚴重損壞核電站內的各種設備，并淹沒了地下室、豎井。設置在地下室的1-6號機的緊急電源同樣遭到淹沒[35]。海水循環冷卻泵及燃料箱也被沖走了。
結果，1、2、4號機失去了所有電源，3、5號機失去了交流電源，導致堆芯應急冷卻系統（ECCS）和冷卻水循環泵無法運行。此外，海嘯還破壞了海水冷卻系統（RHR）。
由于堆芯停止反應后，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，就會發生過熱，令堆芯溫度就會持續升高。堆芯內的冷卻水汽化后，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。除非采取有效措施，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，需要通過使安全殼內的蒸氣向外部釋放（
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，所以這是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，然后才釋放到外界環境中。而干式排氣將蒸汽直接釋放到外界，會比濕式排氣釋放更多的放射性物質。
由于停電，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，再加上停電的核電站內缺少照明和通訊功能，使得處理事故極為困難。遭到海嘯襲擊的核電站現場還有大量磚瓦碎片、雜亂的車輛和油罐等，阻礙了救災物資和車輛的運輸。持續的海嘯警報和反復發生的余震也經常迫使現場人員中斷工作。
最終，最早停止注水的1號機于事故發生第二天即發生堆芯熔毀、導致氫氣爆炸；而因為堆芯隔離冷卻系統（RCIC）、高壓注水系統（HPCI）及其蒸汽渦輪驅動的注水裝置在失去交流電源后還能運行，2號機由蒸汽渦輪驅動的堆芯隔離冷卻系統于事故后繼續向堆芯中注水3天；而3號機組則印還殘有直流電源的而繼續向堆芯注水了2天。
但是，由于停電時間超過了核電站設計時假設的最長停電時間8小時，因此緊急電源也耗盡了，而地震和海嘯造成的交通壅塞導致電源車延誤，再加上抵達現場的62輛電源車中只有一輛與反應堆電壓相匹配，使得電源車的輸出不足；同時，雖然地震發生后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，但接通后僅6分鐘后就在1號機的氫氣爆炸中炸毀，以及日本自衛隊和駐日美軍的發電車由于重量過大而無法通過直升機空運，在一系列因素的影響下停電時間被大大延長了。
1號機事故后續發展
1號機（位于37°25′22.7″N 141°1′58.7″E）在3月11日14時46分地震發生后，在14時52分自動啟動了用于冷卻堆芯的隔離冷凝器。但是，隔離冷凝器隨后被切換到了手動操作，并反復啟動和停止。現場人員稱這是為了避免壓力下降過快導致堆芯破損。海嘯于15時半左右襲擊了核電站，并在15時50分淹沒了緊急電池，使隔離冷凝器無法工作，儀表、電動閥門也同時失去了電源。東京電力在17時出動了電源車，但由于地震和海嘯造成堵車而在路上無法前進，18時20分向東北電力請求幫助后，電源車到達時已是22時，而這時又遇到了海嘯襲擊和電源電壓不一致的問題，結果到了第二天的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號機的燃料棒由于冷卻水蒸發引起的水位下降而完全暴露在空氣中，開始了堆芯熔毀。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[44]。所有燃料棒在第二天12日6時左右時融毀。綜上所述，1號機在地震發生后5小時內燃料暴露，15小時內堆芯熔毀。
11日從傍晚至夜間，隔離冷凝器一直處于停止工作的狀態，但東京電力誤以為隔離冷凝器還在繼續注水（參見后文）。11時23分左右，檢測到1號機堆芯壓力異常上升，安全殼的壓力達到了設計強度的1.5倍。因此，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。
3月12日，經濟產業大臣海江田萬里在了解了各種風險（如放射性物質向大氣中大量泄漏，或者用于防止氫氣爆炸的氮氣泄漏）后，下達了實施排氣泄壓的命令。內閣總理大臣菅直人也在視察核電站時指示盡快進行排氣泄壓工作。但是，由于操作手冊本身具有缺陷，再加上廠房內存在極強的輻射，泄壓進行得十分艱難。最終，在14時30分確認泄壓成功了 。
1小時后的3月12日15時36分，1號機組反應堆廠房發生氫氣爆炸。爆炸的瞬間被富岡中繼局（位于37°17′14.7″N 140°57′4.9″E）的公共攝影機所捕捉，該攝影機自2000年被福島中央電視臺設置在核電站旁約17公里處[53][54][55]。影片中的1號機爆炸發生時沒有可見的火焰，爆炸后有白煙在地面上擴散開來。氫氣爆炸的原因有多種說法，如破損的堆芯向反應堆廠房內充滿氫氣；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。
3月12日15時40分，福島中央電視臺拍攝的影片僅在福島縣當地播出。1小時10分鐘后的16時50分于日本新聞網在全國網絡播出。總理官邸通過這個影片了解了實時情況。盡管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臺只有日本新聞網。
氫氣爆炸中飛出的碎片不僅造成了人員受傷，而且還使得2號機水泵電纜鋪設作業功虧一簣。另外，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。
3號機事故后續發展
日本自衛隊向3號機注水
3月12日11時36分，3號機的緊急電池仍有電，但是堆芯隔離冷卻系統（RCIC）出現問題，導致注水停止。一小時之后的12時36分，高壓注水系統（HPCI）檢測到RCIC異常停止而接替RCIC，并持續工作約14小時。但是高壓注水不能一直持續下去，于是RCIC于13日2時42分被手動停止。然而，如果要切換到柴油驅動的消防泵，就必須打開主蒸汽泄壓安全閥（SR閥）以降低堆芯壓力。但是SR閥又無法打開，因此注水中斷了大約7小時。
結果，在3月12日4時15分，堆芯開始暴露在空氣中。8時41分，成功進行了排氣泄壓操作。1小時后，由消防車提供水源，成功通過柴油驅動的消防泵進行了注水。但是，水源于12時20分用盡。13時12分換用海水繼續注水，但由于水位不足，頂部的燃料棒仍然暴露在空氣中。2014年8月6日東京電力發表的重新分析結果中稱，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底部而落入安全殼。
3月14日11時1分，反應堆廠房的操作臺上方，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了大火，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。其后數日內，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，自衛隊的直升機和消防車開始向燃料池注水。3號機廠房氫氣爆炸時炸斷了通向排氣筒的排氣管，因而大量放射性物質通過管道泄漏到廠房周圍。在氫氣爆炸后的影像中確認了排氣管破裂的樣子。
2號機事故后續發展
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，并繼續維持了3天。啟動RCIC時必須要有直流電源，如果在停電前未能成功啟動RCIC，極有可能導致堆芯失去其全部冷卻能力，并立刻造成堆芯損壞。
RCIC注水于14日13時25分停止。19時過后，安全殼干井壓力開始上升，21時左右發現壓力容器和安全殼的壓力基本相同，由此可以推斷壓力容器已經破損。雖然考慮了2號機也會產生氫氣的情況，但實際上由于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干式排氣，但均以失敗告終。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以確保工作人員的安全，但該申請被認為具有“全面撤退”的意味而遭到拒絕（詳請參照后文） 。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。
15日6時14分左右，突然傳來了巨大的爆炸聲，同時壓力抑制室的壓力計的數值驟降到0[65]。考慮到壓力抑制室可能已經破損，工作人員從核電站撤離，現場只留下了最少數量的必要人員。但是，最后發現其實只是壓力計故障，而爆炸聲后來發現是同時間段的4號機氫氣爆炸[67]，根據東京電力對地震儀解析得出的結論，爆炸聲發生的正確時間是6時12分，位置來自4號機，而這一時間段發生的爆炸聲只有這一個。但也有人認為此時2號機壓力抑制室實際上已經損壞。
15日7時25分，檢查員發現安全殼內仍然保持在730kPa的高壓，但11時25分檢查員返回核電站后再次確認發現壓力低至155kPa，由此推斷安全殼破損發生于這段時間。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1號和3號機都成功進行了排氣泄壓，但只有2號機泄壓失敗，導致放射性物質直接從安全殼泄漏。但是，還沒有達到吉田所長所擔心的“決定性的破壞”，回避了最嚴重的情況。這一天泄漏的大量放射性物質最初被南風吹向關東地方，后來風向變為西北，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。
4號機事故后續發展
15日6時14分左右，突然傳來一聲巨大的爆炸聲，并伴有強烈的震動，緊接著發現4號機反應堆廠房出現了破損。雖然可以推測4號機反應堆廠房也發生了氫氣爆炸，但卻不像1號與3號機一樣留下了爆炸時的影像。4號機處于定期檢查中，因此堆芯沒有裝載核燃料，但由于3號機與4號機共用一個排氣筒，因此推測3號機泄漏的氫氣通過連接排氣筒的管道進入4號機，從而發生了爆炸。由于當時廠房失去了電源，切換閥門的動作停止，氫氣才得以從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，人們擔心乏燃料失去冷卻水而過熱，但實際上冷卻水還剩余很多，乏燃料仍淹沒在水下。15日9時38分確認廠房內發生了火災，不過11時火勢已自然熄滅。16日5時45分左右再次出現火情，6時15分又發現火勢熄滅。然而，由于旁邊的3號機附近輻射量極高，無法前往現場進行確認。
5-6號機事故后續發展
5-6號機所處的位置比1-4號機高，因此海嘯造成的影響更小。只有一臺設置在6號機高處的柴油發電機沒有在海嘯中損壞而一直正常工作，這臺發電機在后來被5號和6號兩個機組輪流使用，避免了全廠停電，從而保證了核燃料的冷卻。1-4號機所處的位置原是海拔35米的丘陵，后來在修建核電站時被鏟平為接近基巖的海拔10米，因此緊急電源也設置在地下一層。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。在現場，從比較高的5號機附近的場地拍攝了核電站周圍逐漸被海浪覆蓋的樣子。
事故后各反應堆狀態
主條目：福島第一核電站事故設備損害狀況列表和福島第一核電站事故設備損害狀況
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并落入了壓力容器底部，同時也有一部分從壓力容器底部漏到安全殼底部。2號機的燃料中有七成以上融化后落入容器底部，2016年7月調查發現落下的核燃料大都在壓力容器的底部。另根據2014年東電的分析，3號機大部分的核燃料都穿過了壓力容器的底部而落入安全殼。
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號機的安全殼則有兩個直徑10厘米的孔。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。
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，地震之后半年內一直保持在1000kW左右。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制成的MOX燃料，除了鈾以外還含有钚，因此其對大氣、海水和地下水的泄漏被尤為關注。
2019年2月13日，東京電力使用機器人進行了一次調查，以確認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，調查結果將用于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于2022年正式開始。
初期作業
善后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后再進行排水。初期水源直接使用海水，后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。此后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著事故善后工作。而由于初期共有50位人員進行善后，他們因此被贊譽為“福島50死士”。
修理汽輪機廠房前必須排出污染水，因此堆芯注水工作、汽輪機排水工作與使用機器人進行的調查工作同時進行[87][88][86]。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。并且由于很多儀表及電氣系統都發生了故障，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，使用了“核災害用機器人”進行調查與信息收集工作。
4月17日，東京電力發布了從2011年10月開始到2012年1月為止的善后工程表，將堆芯低溫停止分為了2個步驟[89]。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，預防放射綜合癥等疾病。
為了讓工作人員可以進入廠房，并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。日后再進行凈化。
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。
工作人員進入廠房后先修理水位計和壓力計，以更準確地掌握情況。然后，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。
盡快建立基于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，進行了以下措施：
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，日本政府稱反應堆已達到了低溫停止狀態，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并恢復了冷卻能力。
