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戴维斯峡谷核电站：维基教科书/福岛第一核电站事故

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海啸 戴维斯峡谷核电站：维基教科书
福岛第一核电站事故 		关注科学家联盟

日本时间 3 月 13 日 7:30，东京电力公司准备释放放射性蒸汽，表示“释放的辐射量很小，不会对人体健康造成影响”[1]，并在日本时间 8:41 和 9:20 进行手动排气。[2] 日本时间 3 月 13 日 9:25，操作员开始使用消防车泵将含有硼酸的水注入主安全壳 (PCV)。[3][4] 当水位继续下降，压力继续上升时，注入的水在日本时间 13:12 转为海水。[5] 到日本时间 15:00，人们注意到，尽管加了水，反应堆的水位并没有上升，辐射量却增加了。[6] 最终记录到水位上升，但水位卡在反应堆堆芯顶端以下 2 米处。其他读数表明情况可能并非如此，仪表可能出现故障。[2]

日本时间 3 月 14 日 1:10，停止向主安全壳 (PCV) 注入海水，因为备用池中的所有水都用完了。供应在日本时间 3:20 恢复，水注入恢复。[4] 3 月 15 日上午，日本经济产业大臣枝野宣布，据东京电力公司称，在 3 号和 4 号反应堆附近的一个地点，检测到等效剂量率为 400 mSv/h。[7][8][9] 这可能是由于 4 号机组爆炸产生的碎片造成的。[10]

爆炸

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日本时间 3 月 13 日 12:33，日本政府首席发言人枝野幸男表示，3 号机组外壳内正在积聚氢气，就像 1 号机组发生过的那样，威胁着发生相同类型的爆炸。[11] 日本时间 3 月 14 日 11:15，福岛第一核电站 3 号反应堆周围建筑物发生了预期的爆炸，这是由于积聚的氢气发生点火造成的。[12][13] 日本原子能安全保安院 (NISA) 报告称，与 1 号机组一样，反应堆建筑物顶层被炸飞，但内部安全壳没有破损。这次爆炸比 1 号机组的爆炸规模更大，在 40 公里外都能感觉到。反应堆内部的压力读数在日本时间 11:13 稳定在约 380 kPa，在 11:55 稳定在 360 kPa，而标称值为 400 kPa，最大记录值为 840 kPa。水注入持续进行。服务大厅记录到 0.05 mSv/h 的剂量率，工厂入口记录到 0.02 mSv/h。[14] 当天有报道称，有 11 人在爆炸中受伤。[15] 《每日电讯报》报道称，来自日本中央核生化武器防御部队的 6 名士兵在爆炸中身亡。[16] [存疑 – 讨论]，但只有日本报道了受伤情况。东京电力公司和 NISA 宣布，4 名东京电力公司员工、3 名分包商员工和 4 名自卫队士兵受伤。[17][18] 美国核工程师阿诺德·冈德森 指出，与 1 号机组的氢气爆炸相比，这次爆炸的能量更大，垂直碎片喷射更高，因此他推测 3 号机组的爆炸涉及快速临界，它是由乏燃料池材料中的氢气爆炸引发的，而这种爆炸是由建筑物中最初发生的较小的氢气爆炸引发的机械破坏触发的。[19]

乏燃料池

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3 月 16 日日本标准时间约 10 时，NHK 直升机在距离福岛第一核电站 30 公里处拍摄到从核电站冒出的白色烟雾。官员们推测 3 号反应堆机组是最有可能的源头，并表示其安全壳可能已被破坏。[20] 3 号和 4 号反应堆的控制室在日本标准时间 10 时 45 分被疏散，但工作人员在日本标准时间 11 时 30 分被允许返回，并恢复向反应堆注水。[21] 日本标准时间 16 时 12 分，自卫队 奇努克直升机 准备向 3 号机组浇水，从建筑物顶层冒出的白色烟雾被认为是反应堆建筑物顶层燃料棒冷却池中的水沸腾蒸发，4 号机组的冷却池也缺水。当直升机测量结果显示辐射水平为 50 毫西弗时，任务被取消。[22][23] 日本标准时间晚上 21 时 06 分，政府报告称 3 号反应堆不太可能受到重大损坏，但仍然是他们的最高优先事项。[24]

3 月 17 日凌晨，东京电力公司请求军方再次使用直升机向反应堆注水。[25] 日本标准时间大约 10 时，直升机进行了 4 次海水投放。[26] 防暴警察使用水炮向反应堆建筑物顶部喷水，随后被配备喷水车的自卫队成员替换。3 月 18 日，一支消防员队伍接手了这项任务，6 台消防车每 40 分钟喷洒 6 吨水。此外还有 30 辆超救援车参与喷水作业。[27] 由于担心 3 号机组的爆炸可能损坏了冷却池（截至 3 月 22 日，共喷洒了 3742 吨水），每天都持续喷水到 3 月 23 日，并轮换人员以最大限度地减少辐射暴露。[7] 3 月 22 日，控制室的照明恢复，因为连接了一个新的电网电源，到 3 月 24 日，可以使用冷却和净化系统向乏燃料池添加 35 吨海水。[28] 3 月 21 日，据报道 3 号机组东南角冒出灰色烟雾。乏燃料池位于建筑物的这一部分。工作人员从该区域撤离。东京电力公司声称辐射水平没有明显变化，烟雾在同一天晚些时候消散。[29]

3 月 23 日，3 号机组冒出滚滚黑烟，导致工作人员再次从工厂撤离，尽管东京电力公司官员表示工厂的辐射水平没有相应飙升。“我们不知道烟雾的原因，”核安全局的西山英彦说。[30] 4 月 27 日，东京电力公司将其对 3 号机组受损燃料的估计从 25% 修正为 30%。[31] 5 月 10 日，3 号机组乏燃料池中水的辐射测量结果显示，放射性铯-134 为每立方厘米 140 千贝克，铯-137 为每立方厘米 150 千贝克，碘-131 为每立方厘米 11 千贝克。[32]

乏燃料池发生临界反应的可能性

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东京电力公司声称，暴露的燃料组件发生 临界反应 的可能性很小，但并非为零。[33][34] 英国广播公司评论称，临界反应永远不会意味着核爆炸，但会导致放射性物质持续释放。[33] 由于轻水反应堆使用的浓缩铀水平 较低，临界反应通常被认为极不可能发生。[35][36][37] 但是，低剂量辐射研究人员和反核活动家 克里斯托弗·巴斯比 在 今日俄罗斯 上推测，摧毁 3 号反应堆机组建筑物的爆炸是乏燃料池发生的某种“核爆炸”。[38] 同样，正如上面提到的，阿尼·冈德森推测，2011 年 3 月 13 日位于 3 号反应堆机组建筑物顶层的乏燃料池发生的爆炸是 瞬发临界反应。[39]

5 月 11 日，东京电力公司发布了来自乏燃料池的水下机器人视频。视频显示，大量的碎片污染了冷却池。根据水样，未具名专家和东京电力公司认为燃料棒“基本上没有损坏”。[40][32]

反应堆堆芯受损

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3 月 25 日，官员们宣布反应堆压力容器可能被破坏并泄漏放射性物质。受污染的水的高辐射水平阻碍了工作。[41] 日本原子能和工业安全机构 (NISA) 于 3 月 30 日重申了对 3 号机组泄漏的担忧。[42] NHK 世界报道了 NISA 的担忧，即“空气可能在泄漏”，很可能是通过“反应堆下方控制棒插入位置的弱化阀门、管道和开口”泄漏，但“没有迹象表明反应堆压力容器存在大型裂缝或孔洞”。[42] 与其他反应堆一样，将水从冷凝器储层转移到抑制池涌浪箱，以便冷凝器可以用于容纳从地下室抽出的放射性水。[43] 5 月 15 日，东京电力公司透露，容纳核燃料的压力容器“很可能损坏并泄漏了 2 号和 3 号机组的水”，这意味着泵入反应堆的数千吨水大部分都泄漏了。[44]

4 号反应堆机组

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乏燃料池内部视图。还可以看到水面上装载起重机的倒影。

地震发生时，4 号机组因更换蒸汽发生器和补充燃料而自 2010 年 11 月 29 日起已停止运行。[45][46] 2010 年 12 月，所有 548 根燃料棒已从反应堆转移到反应堆建筑物上层楼层的乏燃料池中。[47] 这些燃料棒被存放在装有硼的支架中，以抑制任何核反应。[10] 乏燃料池用于在燃料棒从反应堆中取出后的一段时间内储存它们，目前包含 1,479 根燃料棒。[48] 最近活跃的燃料棒比旧燃料棒产生更多的衰变热。[49] 3 月 14 日星期一日本标准时间 04:00，池中的水温已达到 84 °C，而正常值在 40–50 °C 之间。[10] 国际原子能机构在 3 月 15 日日本标准时间 19:00 收到通知，称水温仍然保持在 84 °C，但截至 3 月 18 日，未收到进一步的信息。[7][50] 4 月 11 日，4 号机组发生火灾。

爆炸

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3 月 15 日日本标准时间大约 06:00，爆炸破坏了 4 号机组反应堆的 4 层屋顶区域，以及相邻的 3 号机组的一部分。[51][52] 爆炸被认为是由乏燃料池附近积累的氢气点燃引起的，最初认为氢气来自储存的燃料棒，但后来，东京电力公司认为氢气来自 3 号机组。[53] 后来，美国核监管委员会的报告推测，在此次爆炸中，4 号机组乏燃料池可能发生了燃料喷射。[54] 3 月 15 日上午 09:40，4 号机组乏燃料池起火，可能释放了那里储存的燃料中的放射性污染物。[55][56] 东京电力公司表示，工人在 12:00 扑灭了大火。[57][58] 随着辐射水平上升，一些仍在工厂工作的员工被撤离。[59] 3 月 15 日上午，日本经济产业大臣枝野幸男宣布，根据东京电力公司的报告，在 4 号机组测得的辐射剂量当量率达到 100 mSv/h。[8][9] 枝野幸男表示，没有持续释放“高辐射”。[60]

日本核安全机构（NISA）报告称，爆炸后，4 号机组外围建筑物的一堵墙上出现了两个洞，每个洞面积为 8 平方米，即 64 平方米（690 平方英尺）。[61] 17:48 有报道称，乏燃料池中的水可能在沸腾。[62][63] 3 月 15 日 21:13，4 号机组控制室内的辐射阻止了工作人员在那里长期停留。[64] 工厂有 70 名员工留守，而 800 名员工已被撤离。[65] 22:30，据报道东京电力公司无法向乏燃料池注水。[10] 22:50，该公司正在考虑使用直升机投水，[65][66] 但由于对安全性和有效性的担忧，这项计划被推迟，而考虑使用高压消防水带代替。[67]

3 月 16 日日本标准时间 05:45，一名工人前往 4 号机组中央控制室送电池时，在反应堆建筑物的西北角发现了一处火灾。[68][69] 此事已向当局报告，但在 06:15 进行进一步检查时，没有发现火灾。其他报道称，火势已被控制。[70] 11:57，东京电力公司发布了一张照片，显示“建筑物外墙的大部分已经倒塌”。[71] 技术人员考虑从直升机上向建筑物喷洒 硼酸。[72][73]

乏燃料池

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3 月 16 日，美国核监管委员会（NRC）主席 格雷戈里·亚茨科 在国会作证时表示，NRC 认为乏燃料池中的所有水都已沸腾干涸。[74][75] 日本核当局和东京电力公司对此报告予以反驳，但当天晚些时候，亚茨科坚持自己的说法，称其已得到日本方面的消息来源证实。[76] 13:00，东京电力公司声称，直升机观测表明，乏燃料池没有干涸。[77] 法国核安全与防护研究所（IRSN）也同意这一说法，称直升机机组人员根据对 4 号机组的目视检查，将计划中的水投放转移到了 3 号机组。[78]

3 月 16 日大约 14:30，东京电力公司宣布，位于 4 号机组安全壳区域外的储水池[79] 可能在沸腾。日本标准时间大约 20:00，计划使用警用水炮向 4 号机组喷水。[80]

3 月 18 日，有报道称，喷入乏燃料池的水比蒸发速度快，这意味着有泄漏。[81][82] 3 月 20 日，SDF 的军用卡车向建筑物喷水，试图补充水池。[83] 3 月 22 日，澳大利亚军方用飞机运送了 Bechtel 公司拥有的机器人设备，用于远程喷水和观察水池。The Australian 报道称，这将提供对反应堆建筑物中“最危险”的水池的第一个清晰视图。[84]

国际原子能机构报告称，“从 3 月 22 日到 25 日，每天使用配备长铰接臂的 混凝土泵 向乏燃料池中注入 130 到 150 吨海水。从 3 月 24 日世界标准时间 21:05 到 25 日 01:20，还通过乏燃料冷却系统注入海水。截至 3 月 25 日世界标准时间 23:00，仍可观察到反应堆建筑物冒出白烟。”[85] 3 月 29 日，海水更换为淡水。[86]

对 4 月 12 日收集的乏燃料池水的分析表明，虽然储存在那里的 1535 个燃料组件中可能有一些受损，但根据测量的辐射水平，大多数储存在那里的燃料组件完好无损。[87] 东京电力公司进一步表示，“4 号机组燃料池中的燃料棒在损坏过程中释放了铯-134 和 -137”，并且东京电力公司将“需要继续监测它”。[88] 4 月 13 日，东京电力公司报告称，乏燃料池的温度已上升至 90 摄氏度，水池上方 6 米处的辐射水平已达到 84 毫西弗/小时。[88] 后来的调查表明，此次峰值是由于未能正确地将 SFP 浸入水中造成的。[89] 截至 4 月 25 日，东京电力公司仍在向水池中泵入 70 到 210 吨水，注入量根据水池中的温度而变化。东京电力公司还报告称，为了防止“水的重量会削弱反应堆建筑物”，他们试图将注入水池的水量降至最低。[90] 4 月 28 日，东京电力公司宣布，他们认为水池没有泄漏，只是蒸发了。东京电力公司基于以下计算得出了这个结论：储存在水池中的乏燃料产生的热量预计每天会蒸发 140 到 210 吨水，与他们添加的补充水量一致。[91] 5 月 9 日，东京电力公司开始安装 4 号机组乏燃料池的支撑结构，因为担心爆炸可能会削弱结构。[92]

乏燃料池发生临界反应的可能性

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4 月 30 日对 4 号机组乏燃料棒池的目视检查显示，水池中的燃料棒没有明显的可见损坏。这一观察结果与关于快速临界性的推测不一致。[93]

5 号和 6 号机组

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5 号和 6 号机组连接到 500 千伏双叶线

地震发生时，两台反应堆都处于离线状态（5 号机组于 2011 年 1 月 3 日停运，6 号机组于 2010 年 8 月 14 日停运），尽管它们仍有燃料，但不同于 4 号机组，4 号机组的燃料棒在地震前已取出。[48]

政府发言人枝野 3 月 15 日表示，正在密切监测 5 号和 6 号机组，因为冷却过程运行不佳。[60][94] 日本标准时间 09:16，正在考虑拆除 5 号和 6 号机组反应堆建筑物的屋顶面板，以便让任何氢气逸出。[7] 3 月 15 日 21:00，5 号机组的水位据报道比燃料棒高出 2 米，但在 5 个小时内下降了 40 厘米。[7] 3 月 18 日发布的水温数据显示，5 号机组内部为 182 摄氏度，6 号机组内部为 161 摄氏度。[95]

3 月 17 日，据报道，6 号机组已启动柴油发电机，并将用于为 5 号机组的泵供电，以运行补水冷凝系统 (MUWC)，以提供更多水。[7] 一旦外部电力能够恢复到工厂，就已做好准备向反应堆压力容器中注入水，因为反应堆的水位被认为正在下降。[7] NISA 报道称，3 月 20 日，通过新电缆和变压器完成了所有机组的电网连接。[96]

提供给国际原子能机构的信息表明，3 月 14 日日本标准时间 19:00 到 3 月 18 日日本标准时间 21:00 之间，5 号和 6 号机组的储池温度稳定在 60 到 68 摄氏度左右，但仍在缓慢上升。[7] 3 月 18 日，反应堆水位仍维持在燃料棒顶端以上约 2 米。[50][97] 已确认已拆除 5 号和 6 号机组屋顶上的面板，以使任何氢气逸出。[7] 3 月 19 日 04:22，6 号机组的 A 号应急发电机组的第二台机组重新启动，这使得 5 号机组余热排出系统 (RHR) 的 C 号泵能够运行，从而冷却乏燃料储池。[98] 当天晚些时候，6 号机组的 B 号泵也重新启动，以允许冷却那里的乏燃料池。[7][99] 3 月 19 日日本标准时间 18:00，5 号机组水池温度降至 48 摄氏度。[100] 3 月 20 日，5 号机组水池温度降至 48 摄氏度，6 号机组水池温度降至 41 摄氏度。[83] 3 月 20 日，NISA 宣布，两台反应堆已恢复到冷停堆状态。[101][102]

3 月 23 日，有报道称，5 号机组的冷却泵在从备用电源切换到电网电源时停止工作。[103][104] 该问题大约 24 小时后得到修复，冷却恢复正常。3 月 25 日，6 号机组的 RHR 冷却切换到永久电源。[105]

辐射水平和放射性污染

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电站周围污染区域地图（3 月 22 日至 4 月 3 日）。
主要文章：福島第一核电站事故辐射影响

由于有意排放以降低气体压力，有意将冷却水排放到海中以及意外或不受控制的事件，福岛反应堆安全壳已释放出放射性物质。TEPCO 核电和电站选址部的代理负责人松本淳一在[4 月 12 日]的新闻发布会上承认了福岛事故的严重性，称“尽管[切尔诺贝利和福岛]事故的细节不同，但从释放的辐射量来看，[福岛]事故与切尔诺贝利事故相当或更加严重”。[106]

根据日本核安全委员会的数据，朝日新闻报道称，到 3 月 24 日，事故可能已排放了 30,000 到 110,000 TBq的碘-131。[107] 3 月 16 日，外部报告的最高辐射剂量率为 1000 mSv/h。[108] 3 月 29 日，在 2 号机组附近，辐射监测一度受到阻碍，因为人们认为一些辐射水平可能超过 1000 mSv/h，但“1000 毫西弗是其测量设备的上限”。[109] 事故发生后，日本核工作人员的最高允许剂量增加到每年 250 mSv，用于紧急情况。[110][111] TEPCO 因未为其工作人员提供足够的安全设备而受到批评，包括缺乏监测和净化设备的指控，以及将最危险的工作交给分包商的指控。[112][113][114][115]

日本厚生劳动省宣布，在福岛地区生产的牛奶以及茨城县某些蔬菜中检测到放射性水平超过法定限值。3 月 23 日，东京的自来水中的放射性水平超过了婴儿安全标准，促使政府向有婴儿的家庭分发瓶装水。[116] 3 月 22 日，在电站排放口附近的海水样本中检测到碘-131 的水平升高，到 3 月 29 日，碘-131 的含量已达到法定限值的 3,355 倍。此外，铯-134 和铯-137 的浓度也远超法定限值，其含量超过限值的 100 倍以上。

地下室、电缆沟和管道隧道的污染

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福岛电缆沟和隧道的侧视图。1：反应堆建筑，2：汽轮发电机和相关冷凝器。

如右侧图表所示，福島第一核电站设有许多电缆沟和管道隧道，从每个机组的反应堆（图表 #1）延伸至机组的汽轮机房（图表 #2），再延伸至海边（图表 #6 的右侧）。[117] 在某些位置，这些连接是开放式电缆沟，而在其他位置，这些连接是管道隧道。[117]

3 月 27 日，在恢复 2 号机组供电的工作中，TEPCO 报告称 2 号机组汽轮机房地下室的水中辐射水平非常高。[118] 虽然最初报告的辐射水平比平时高出 1000 万倍，但后来发现是错误的，但辐射测量值仍然比平时高出 100,000 倍以上。[119] 3 月 28 日，核安全委员会宣布怀疑“2 号机组暂时熔化的燃料棒中的放射性物质已经进入反应堆安全壳中的水中，然后通过未知的途径泄漏”。[120] 后来，在三个机组的电缆沟中发现了高放射性水。[121][122] 这些电缆沟延伸至海边，但没有直接连接到海边（见图表 #6）。[121][122] 3 月 30 日，2 号机组和 3 号机组的电缆沟的水位距溢出至海面的水平低 1 米。[122] 相比之下，1 号机组的电缆沟距离溢出仅有 10 厘米。[122]

电缆沟中高水位以及它们可能溢出至海面的情况使冷却工作变得更加复杂，因为人们认为用于冷却反应堆的水也会填满电缆沟。[109] 因此，用大量淡水冷却 2 号机组预计会导致电缆沟充满水并溢出至海中，从而加剧放射性物质的释放。[109] 因此，TEPCO 将注入 2 号机组的水量从每小时 16 吨减少到 7 吨。[121] TEPCO 采取了两种方法来防止高放射性水泄漏到海中。[123]

从地下室抽水

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为福岛综合体建造符合国际标准的应急泵阀，横田基地

防止隧道水泄漏到海里的第一个方法是抽干隧道。从3月27日开始，运营商试图将水从涡轮机大厅地下室（见下图#2的隧道）抽到冷凝器（大型黑色容器）。[124][125] 通过将水从地下室抽走，东京电力公司希望降低沟渠水位，减少溢出到海里的可能性。然而，“两个冷凝器都满了”，这阻止了抽水。[126] 因此，使用每小时可以转移10到25吨水的泵将冷凝器水转移到储水箱中，腾出冷凝器存储空间用于存放2号机组地下室的水。然而，由于储水箱和冷凝器几乎都满了，东京电力公司还考虑使用油轮或“大型浮动平台”作为放射性水的临时储存地点。[127][128] 不管海上是否可以储存受放射性污染的水，东京电力公司都决定在4月5日将大约100倍于法定限量的最少污染水从废水处理厂排放到海里，以腾出储存空间。[129][130])。[130][131] 同时，在4月5日，东京电力公司开始将1-3号机组的冷凝器水泵入其各自的冷凝存储罐中，腾出空间用于存放沟渠水。[131]

堵住水源
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高放射性水通过砾石层泄漏路线。
1:反应堆厂房，2:涡轮机厂房，3:注入硅酸钠。

东京电力公司用来限制溢出到海里的第二种方法是堵住连接到沟渠的坑里的泄漏点。最终，在2号机组（4月1日发现）和3号机组（5月11日发现）的坑里发现了泄漏。[132][133] 虽然在3号机组中后来发现的泄漏据报道在一天内就被堵住了，[132] 但2号机组的坑泄漏花了更长的时间才停止。

4月1日发现的2号机组坑泄漏位于2号机组反应堆地下室附近，在沟渠系统上方。[122] 当时报道，坑里的裂缝是沟渠系统的主要水源；[122] 然而，当时3号机组的泄漏还不知道。[132][133] 东京电力公司报告称，2号机组的泄漏是由一条20厘米大小的裂缝造成的，并且可能从3月11日9级地震袭击工厂到4月6日最终被堵住期间一直都在泄漏。[134][135] 然而，坑上方的辐射水平超过1000 mSv/h（1 Sv/h，100 Rem/h），阻碍了技术人员安全工作。[136] 无论如何，东京电力公司试图使用沙袋和混凝土来堵住泄漏。[122] 然而，到4月2日，东京电力公司承认水仍然在泄漏到沟渠和海里。[137] 4月2日，东京电力公司表示，他们再次试图堵住漏洞，这次使用了2000升合成树脂。[138] 东京电力公司试图注入一种高吸水性聚合物，用于尿布，注入通往坑的管道；这种吸水剂还与锯末和碎报纸混合。[123][139] 然而，在4月3日和4月4日，这种方法似乎没有减缓泄漏，导致东京电力公司使用彩色染料来确认泄漏的位置和大小。[140][141] 染料表明泄漏来自一条破裂的管道，并渗透到砾石中进入坑内。[142] 4月5日，东京电力公司开始使用液体玻璃来尝试阻止泄漏。[142] 最后，在4月6日，东京电力公司在2号机组附近的坑内钻了一个洞，并向坑内注入了水玻璃（硅酸钠）。[143] 用于冷却损坏反应堆的水所携带的余热加速了注入混合物的凝固。此后不久，东京电力公司宣布，坑里的水已经停止泄漏。[144]

为了防止将来出现泄漏，东京电力公司在2号机组安装了七块钢板，这些钢板将阻止水从工厂的进水口流出（见图#6）。[144] 预计将在福岛其他机组添加更多钢板。[144] 然而，这些钢板后来被怀疑“搅动了”放射性碎片，并且显著增加了海中测得的辐射。[145] 长期来看，东京电力公司“还考虑将粘合剂混凝土倒入2号机组的抑制室，以修补被认为是导致放射性水泄漏到涡轮机厂房和沟渠的漏洞”。[146] 4月21日，东京电力公司估计，在泄漏被堵住之前，520吨放射性水泄漏到海里，释放了4700 TBq（是工厂年限的20000倍）。[147] 东京电力公司没有估计从3号机组泄漏中逸出的水量，但确实表示泄漏的水中碘-131、铯-137和铯-134的含量远远超过监管限度，[148] 并且泄漏是在发现的当天就被堵住了。[132]

正在进行的努力
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由于泄漏至少暂时被堵住了，东京电力公司于4月10日恢复了3月27日开始的工作，从隧道系统中移除水，以便对工厂的原始冷却系统进行维修。移除水被认为是必要的，因为水中的放射性物质非常高，超过了1000 mSv/h测量设备的测量范围，因此在不移除水的情况下无法安全地进行维修工作。[144][149][150]

截至 4 月 13 日，东电已将约“250 吨高放射性水从沟渠抽入机组的汽轮机冷凝器”，使沟渠水位降低了 4 厘米。[144] 沟渠水位最初约为 99 厘米深。[144] 东电估计，抽水需要“约 40 个小时才能将约 700 吨水从沟渠中抽出”。[144] 最终将不得不从 2 号机组的地下室以及 1 号和 3 号机组的沟渠和地下室中抽出水。[144] 截至 4 月 15 日，东电估计，从沟渠中抽出了 60,000 吨高放射性水中 660 吨。[151] 水位据信已下降了 8 厘米。[152] 东电宣布，预计将从 4 月 4 日至 10 日从废水处理厂排放 9,100 吨轻微污染水，释放出一些储存空间，并将开始在这些空间中储存沟渠中的部分水。[149][153] 然而，在宣布水位下降后不久，水位又开始回升，4 月 16 日水位上升了 2.5 厘米，[152][153] 4 月 17 日水位上升了 3 厘米，[146] 据信是之前堵塞泄漏到海洋的努力造成的。[152][153] 4 月 19 日，东电估计，2 号机组汽轮机地下室包含 25,000 立方米污染水，[154] 后来估计这些水含有 400 PBq 的放射性。[155] 然后，4 月 20 日，东电开始将地下室水抽入废水处理设施。[156] 截至 4 月 27 日，东电已将 189 万升高污染水抽入处理厂，并宣布计划增加更多抽水能力。[157] 虽然在抽取 2 号机组地下室的水方面取得了进展，但 5 月 14 日，东电宣布，似乎 1 号机组地下室也“半满”了放射性水，预计这将延误清理工作。[158] 5 月 15 日，东电宣布计划从 3 号机组汽轮机厂房地下室和沟渠系统中抽取约 22,000 吨污染水中的约 4,000 吨；地下室水位为 1.4 米。[71]

中央燃料储存区

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从反应堆中取出的乏燃料组件最初将在其反应堆旁的储池中储存至少 18 个月。然后可以将其转移到中央燃料储存池。[7] 储存池包含 6375 个燃料组件，据报道“安全”且温度为 55 °C。在进一步冷却后，燃料可以转移到干式储存桶中，这些储存桶没有显示出异常情况。[159] 3 月 21 日，储存池的温度略微升至 61 °C，并向池中喷水。[7] 3 月 24 日冷却系统的电源恢复，到 3 月 28 日，据报道温度降至 35 °C。[160]

事故等级

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不同核事件的辐射水平比较。

核事故的严重程度初步[161] 被评为 国际核事件分级表 (INES) 上的 7 级。该等级从 0 级（表示异常情况，没有安全后果）到 7 级（表示事故导致大范围污染，造成严重健康和环境影响）。在福岛之前，切尔诺贝利灾难 是有记录的唯一一起 7 级事故，而 三里岛事故 是一起 5 级事故。

日本原子能研究开发机构 最初将 1 号机组的事件等级评为低于这两起事故；3 月 13 日，该机构宣布将 1 号机组的事件等级定为 4 级，即“具有局部后果的事故”。[162] 3 月 18 日，该机构将 1 号、2 号和 3 号机组的事件等级提升至 5 级，即“具有更广泛后果的事故”。该机构将 4 号机组的事件等级定为 3 级“严重事件”。[163]

一些机构对日本的分级表示异议，认为当时的情况比他们承认的要严重。3 月 14 日，三名俄罗斯专家表示，核事故应被定为 5 级，甚至可能是 6 级。[164] 一天后，法国核安全局 ASN 表示，福岛核电站可以被定为 6 级。[165] 截至 3 月 18 日[更新]，法国核安全局——以及截至 3 月 15 日，芬兰辐射安全中心——估计福岛核事故的等级为 INES 上的 6 级。[166][167] 3 月 24 日，著名的反核环境组织 绿色和平组织 的一位科学顾问与来自奥地利 ZAMG[168] 和法国 IRSN 的数据合作，进行了一项分析，他在分析中将福岛核事故的总等级评为 INES 7 级。[169]

最初氢气爆炸期间的辐射释放。

朝日新闻 报纸 3 月 26 日报道称，根据其计算，事故可能达到 6 级。[107] 华尔街日报 表示，日本的核安全局将决定是否提高事故等级。[170] INES 6 级，或“严重事故”，只适用于 凯施特姆事故 (苏联，1957 年)，而唯一一起 7 级事故是切尔诺贝利 (苏联，1986 年)。之前的 5 级事故包括 温德斯凯尔火灾 (英国，1957 年)；吕森反应堆 (瑞士，1969 年)；三里岛 (美国，1979 年)；以及 戈亚尼亚事故 (巴西，1987 年)。

评估民用核电站的部分或完全熔毁的“严重程度”，纽约时报 4 月 3 日报道称，根据遥感技术，计算机“模拟表明，严重事故的数量突然增加了一倍，福岛第一核电站的三座反应堆处于某种程度的熔毁状态”。时报 列举了此前发生的民用核电站熔毁事故，信息来自 世界核能协会：三里岛；圣劳伦斯核电站 (法国，1980 年，INES 4 级)；以及切尔诺贝利。[171]

4 月 11 日，日本原子力安全保安院 (NISA) 将福岛第一核电站事故的级别在 INES 量表上暂时提高到 7 级，其依据是将整个事件作为一个整体进行考虑，而不是将每个反应堆视为独立的事件（其级别在 3 到 5 之间）。这将使福岛成为核工业历史上第二起 7 级“重大事故”；但值得注意的是，截至 4 月 12 日，福岛事故释放的辐射量约为 1986 年切尔诺贝利事故（同样被评为 INES 7 级）释放量的 10%。[161][172]

其他国家辐射情况

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另请参阅：福岛第一核事故辐射影响#日本以外的分布

福岛事故导致世界各地（纽约州、阿拉斯加、夏威夷、俄勒冈州、加利福尼亚州、蒙特利尔和奥地利）检测到“微量”辐射，包括碘-131和铯-134/137。[173][174][175] 一份被广泛引用的奥地利气象局报告基于对事故前 10 天几个全球全面禁止核试验条约组织 (CTBTO)放射性核素测量设施（德国弗莱堡、瑞典斯德哥尔摩、日本高崎和美国萨克拉门托）的理想观测数据进行推断，估计了截至 3 月 19 日释放的 I-131 辐射总量。[176][177] 该报告根据这些全球测量站估计的 I-131 总排放量在 10 PBq 到 700 PBq 之间。[176] 这一估计值是切尔诺贝利事故释放的 1760 PBq[176][178] 的 1% 到 40% 的 I-131。[177] 该报告可能没有更新，但为了比较，4 月 12 日 NISA 报告估计的 I-131 总释放量（基于日本测量设备）在较长时间内为 130 到 150 PBq。[178] 这大约是切尔诺贝利事故释放的 I-131 的 7% 到 9%。[179] 一位在加州测量放射性核素的加州大学伯克利分校核工程教授断言，“这种沉降不会对健康构成重大威胁”。[180] 撰写奥地利气象局报告的专家断言，“切尔诺贝利事故释放的放射性物质远比福岛第一核电站目前释放的放射性物质多，而且放射性元素种类也更多，但造成大多数健康风险的是碘和铯——尤其是在切尔诺贝利核电站附近地区”。[177] 截至 4 月 28 日，美国华盛顿州卫生部（距离日本最近的美国州之一）报告称，来自福岛核电站的放射性物质水平已大幅下降，通常低于标准检测所能检测到的水平。[181]

直接沉降产生的辐射

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日本以外国家空气过滤器检测到的辐射水平极低。加拿大卫生部表示，在加拿大测量的增加幅度小于现有背景辐射水平的自然日间变化；只有通过分析存在的同位素才能检测到沉降物的存在，而且总辐射水平没有明显增加。[182]

加拿大卫生部将 3 月 18 日加拿大空气中因福岛事故产生的额外辐射量定为 0.5 纳希，而背景辐射水平则根据地区不同在 20 到 1200 纳希之间。[182]

在美国，监测工作由政府机构——环保署[183]、能源部和卫生部——以及独立的大学团队进行。两者都发现了低水平的辐射。政府机构因发布信息速度慢、细节不足而受到批评；核政策学者罗伯特·阿尔瓦雷斯指出，“缺乏透明度助长了不信任”。[184]

雨水和食物中的放射性

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放射性同位素可以通过降水或生物富集（植物/动物，最终包括人类，选择性地吸收和浓缩特定元素）而浓缩。铯放射性同位素的长期潜在危险性可能大于碘-131，因为它们的半衰期更长（铯-134 为两年，铯-137 为 30 年）[185]，而碘-131 的半衰期为 8 天，因此它们在环境中持续存在和在生物体中长期积累的风险更大。碘-131 可以被叶类蔬菜和牛奶/奶酪浓缩。CRIIRAD（法国非政府组织）在 4 月 7 日警告称，欧洲儿童和孕妇应该限制食用这些食物，此外还应避免以雨水为主要饮用水来源，作为一项预防措施，尽管它认为这种风险“非常低”。CRIIRAD 认为，残留在体外的放射性颗粒或所谓的“直接沉降”的风险微不足道。[186]

在中国[187]和美国加州[188]检测到低水平的铯放射性同位素。美国环保署在测试的 6 个城市中检测到牛奶中存在可检测到的放射性同位素水平，其中夏威夷州希洛市报告的水平最高[189]；铯-134、铯-137 和碘-131 的水平分别为 24 皮居/升 (0.89 贝克勒尔/升)、19 皮居/升 (0.70 贝克勒尔/升) 和 18 皮居/升 (0.670 贝克勒尔/升)。

加州大学伯克利分校的一个团队在雨水中观察到 I-131 的峰值水平为每升 540 皮居里 (20 贝克勒尔/升)。这大大超过了环保署对饮用水中放射性碘的标准——每升 3 皮居里 (0.1 贝克勒尔/升)，尽管该标准是基于每天饮用这种水 70 年的情况。[184]

需要注意的是，监管机构设定的允许水平可能会有所不同；美国食品药品监督管理局 (FDA) 对牛奶的规定水平比美国环保署 (EPA) 对水的规定水平高出数千倍。这部分是由于对产品消费时间的假设不同，部分是由于风险阈值不同。[190]

截至 2011 年 4 月 12 日，尚未发现日本以外地区生产的食品和水受到严重污染。[191]

放射性碎片

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国际太平洋研究中心的海洋学家表示，目前的模型不足以预测从反应堆中冲出的受污染碎片的行为。[192]

反应

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日本反应和疏散措施

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东京警视厅东京警视厅 机动队 (防暴警察) 水炮；这种类型用于福岛冷却工厂。[193]
J-village，楢叶，东京电力公司“大本营”所在地。

政府于 3 月 11 日 19:03 宣布核紧急状态。最初下令疏散 2 公里，然后是 10 公里。[194] 后来，首相菅直人下达指示，要求工厂周围 20 公里（12 英里）范围内的民众撤离，并敦促居住在 20 公里至 30 公里范围内的民众待在室内。[195][196] 距离设施 20 公里至 30 公里范围内的民众可以自愿疏散。20 公里疏散区没有严格执行，据报道居民已返回家中取回贵重物品。[197] 4 月 21 日，日本政府在政策上的明显转变，正式宣布将更严格地执行 20 公里疏散区，每个住宅最多只能有一人返回，最长不超过 2 个小时。[198][199] 然后在 4 月 22 日，日本政府宣布将疏散区从 20 公里的“圆形”区域扩展到福岛工厂西北方向的不规则区域。[199] 5 月 16 日，日本政府开始疏散官方禁区以外的民众，包括饭馆村，该村反复测得高水平辐射。[200][201]

首相于 3 月 12 日访问工厂，听取了简报。[202] 他呼吁保持冷静，不要夸大危险。[203] 东京电力公司在J-Village设立了“大本营”，这是一个位于楢叶和广野的体育训练中心，距离工厂以南约 20 公里。[204]

3 月 30 日，国际原子能机构宣布，在 3 月 18 日至 26 日从饭馆村采集的样本中发现了 20 MBq/m2 的碘-131，该村位于福岛第一反应堆西北方向 40 公里处。国际原子能机构建议根据其 10 MBq/m2 的标准扩大疏散区域。经济产业大臣枝野表示，政府将等待观察高辐射是否持续。[205] 3 月 31 日，国际原子能机构宣布了在 3 月 19 日至 29 日从饭馆村采集的样本中的新值，为 7 MBq/m2。[206] 该物质每天衰减 8% 到 9%。

危机发生六周后，宣布了对核电站放射性污染的环境和健康影响进行大规模研究的计划。从 5 月开始，来自日本各地的学者和研究人员将与福岛县政府合作。[207]

国际反应

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疏散航班从三泽起飞。

对核事故的国际反应是对 2011 年东日本大地震和海啸的人道主义反应，以及对受福岛第一核电站事件影响的人们的反应。该反应还包括对反应堆发展及其升级风险的担忧。此外，这些事故促使人们重新评估现有的和计划中的国家核能计划，一些评论员对核能复兴的未来提出质疑。[208][209][210][211]

美国、澳大利亚和瑞典指示其公民疏散至少 80 公里的半径。韩国建议撤离超过 80 公里的距离，并制定通过所有可能途径撤离的计划。[212][213] 西班牙已建议其公民离开 120 公里的区域。法国大使馆，[214] 英国，[118][215] 德国，[216][217][218] 瑞士，[219] 奥地利，[220] 意大利，[118] 澳大利亚，[span>118] 新西兰，[221][222] 芬兰，[223] 肯尼亚，[224] 以色列[225] 建议其公民甚至离开东京大都市区。[226][227]

前往日本的旅行人数非常少，但一些国家已包机协助希望离开的人。3 月中旬，几个国家已开始正式努力从日本疏散其公民。[228]

世界卫生组织宣布将继续进行未来 20 年的公共卫生研究。[229]

伤亡

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主要新闻来源报道至少 2 名东京电力公司员工在发生地震后的“灾难条件下”确认死亡。[230] “这两名工人分别为 21 岁和 24 岁，身受多处外伤，据信死于失血过多，东京电力公司说。他们的遗体已经过净化，因为辐射已从该工厂中泄漏了三周。”[231]

据报道，双叶一家医院疏散后，有 45 名患者死亡。其中一些人“因三天没有进食而脱水”。[232]

反应堆状态摘要

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图例[233][234]
无立即关切 关切 严重情况

清理

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最初，东京电力公司没有提出重新控制反应堆状况的策略。德国物理学家和核专家赫尔穆特·希尔施说，“他们在用不适合这种状况的工具进行临场应变”。[275] 然而，4 月 17 日，东京电力公司似乎提出了一个广泛的计划基础，其中包括：（1）在大约六到九个月内实现“冷停堆”；（2）“在大约三个月内恢复反应堆和乏燃料池的稳定冷却”；（3）从六月开始在 1 号、3 号和 4 号机组上安装“特殊防护罩”；[276][277]（4）安装“用于存放积聚在汽轮机基座和外部沟渠中的放射性水的额外储存容器”；[278]（5）使用遥控设备清理现场；[278] 以及 (6) 使用沉砂围栏限制海洋污染。[278] 此前，东京电力公司公开承诺安装新的应急发电机，其高度高于 3 月 11 日海啸摧毁的发电机，达到海平面以上 20 米。[279] 东芝和日立都提出了关闭该设施的计划。[89]

批评人士“并不完全相信东京电力公司能够按其设定的时间表实现冷停堆”，[278] 因为“挑战的规模和复杂程度是前所未有的”。[280] 5 号和 6 号机组的长期计划尚未公布，“但它们也可能需要退役”。[280]

5 月 5 日，工作人员自事故发生以来首次能够进入反应堆建筑物。[281] 工人开始安装空气过滤系统，以清除空气中的放射性物质，以便更多工人安装水冷却系统。[span>281]

尝试

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图例
有效 部分有效 无效 不适用或未知


建议

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将硼酸空运到福岛，加入冷却水中。

硼

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官员们已经考虑过将硼酸、硼化塑料珠或碳化硼颗粒投放到乏燃料池中，以吸收中子。[72][307] 法国在 2011 年 3 月 17 日将 95 吨硼空运到日本[308]，美国则提供了 9 吨。[309] 吸收中子的硼酸已被注入反应堆堆芯，但尚不清楚是否在喷洒乏燃料池 (SFP) 时加入了硼。[282]

石棺

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3 月 18 日，路透社报道[310]，日本核能机构发言人西山秀彦在被问及用沙子和混凝土掩埋反应堆时说：“这个方案一直都在我们脑海中，但我们现在专注于冷却反应堆。”由于这种方案无法提供冷却，因此被视为最后的手段，并且需要在楼层下方进行大规模加固，类似于切尔诺贝利核电站石棺。[311]

织物覆盖

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人们正在努力用织物覆盖和过滤器来包裹三个受损的反应堆建筑，以限制放射性物质的释放。[312] 在 1-4 号机组周围建造结构并用布料包裹它们的成本估计为 800 亿日元。4 月 6 日，消息人士告诉共同社，一家大型建筑公司正在研究这一想法，并且建筑工作“将在 6 月之前开始”。该计划因其可能“在阻止放射性物质释放到环境中的效果有限”而受到批评。[276] 5 月 14 日，东电宣布已经开始清理废墟，为安装覆盖 1 号反应堆建筑的布料腾出空间。[313]

清理范围

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国际专家表示，数百甚至数千人的工作队伍将需要数年甚至数十年才能清理该地区。[314] 英国国家核公司安全政策部门前成员约翰·普莱斯表示，“可能需要 100 年才能安全地从日本福岛核电站移除熔化的燃料棒”。[315] 加州大学伯克利分校核工程教授爱德华·莫尔斯表示

…至少会有六个月的紧急稳定阶段，大约两年的临时修复阶段，以及长达 30 年的全面清理阶段。此外，该场地高水平的土壤污染引发了人们对未来几十年内人员在该场地工作的可行性的担忧。[314]

然而，据 BBC 新闻报道，日本反应堆制造商东芝表示，可以在大约 10 年内完成对地震损坏的福岛核电站的退役工作，比美国三里岛核电站快三分之一。[316] 作为比较，三里岛部分熔化堆芯的容器在事故发生后 11 年才首次打开，清理工作又持续了几年。

东电在 2011 年 4 月 17 日宣布，预计在三个月内恢复受损反应堆的自动冷却系统，并在六个月内将反应堆置于冷停堆状态。[317]

碎屑

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2011 年 4 月 10 日，东电开始使用遥控无人重型设备清理 1-4 号反应堆周围的碎屑。由 1 号和 3 号反应堆氢气爆炸造成的碎屑和瓦砾阻碍了恢复工作，不仅挡道，而且放射性很高。碎屑将被装入容器，并存放在电站内。[318]

水

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日本政府已请求俄罗斯派遣浮动水净化厂兰蒂什 来帮助处理受损反应堆的放射性水。兰蒂什是由俄罗斯建造的，由日本出资，用于处理退役核潜艇时产生的液体废物。[319]

行政问题

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安全记录

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福岛反应堆控制室。

福岛第一核电站是日本东京电力公司 (TEPCO) 一系列伪造记录丑闻的中心，导致多名高管离职。丑闻还导致了此前未报告的工厂问题被披露。[320] 2002 年，TEPCO 承认在福岛第一核电站 1 号反应堆的安全性记录上造假。由于丑闻和福岛的燃料泄漏事件，该公司被迫关闭其所有 17 座核反应堆以承担责任。[321] 一个为反应堆温度控制阀分配电力的电力板 11 年来没有经过检查。检查未涵盖与冷却系统相关的设备，例如水泵电机和柴油发电机。[322]

除了日本国内的担忧，国际原子能机构 (IAEA) 也对日本核电站抵御地震的能力表示担忧。在 2008 年于东京举行的G8 核安全与保障小组会议上，一位 IAEA 专家警告称，发生 里氏震级 超过 7.0 的强烈地震可能对日本核电站构成“严重问题”。[323]

2006 年 3 月，日本政府反对法院关于关闭该国西部的一家核电站的命令，原因是对其抵御地震的能力表示怀疑。日本的核与工业安全局 认为该核电站“安全”，并且“所有安全分析都进行了适当的处理”。[324]

与核工业的监管关系

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灾难发生后，核反对者抗议

2010 年，石田徹，经济产业省 (METI) 的前总干事，该省负责监管核工业，在离开该机构几个月后加入 TEPCO，担任高级顾问。他追随了白川 澄，另一位 METI 老将，直到 2010 年 6 月退休前一直担任 TEPCO 的董事会成员和执行副总裁。[325][326]

监管俘获 可能促成了海啸退去后暴露的一系列故障。监管俘获也可能促成了目前的情况。批评者认为，政府与监管机构共同承担了责任，因为它们没有理会警告，没有确保核工业监管的独立性，同时鼓励了国内和国际核能的扩张。[327] 世界媒体认为，日本核监管体系由于天下り（意为“从天堂下降”）而倾向于偏袒和推动核工业，即高级监管人员接受他们曾经监管的公司的高薪职位。为了保护他们在行业中的潜在未来职位，监管人员试图避免采取任何可能激怒或使他们监管的公用事业公司感到尴尬的立场。据《纽约时报》报道，TEPCO 作为日本最大的电力公司，使其成为退休监管人员最理想的职位，“最高级别的官员去往 TEPCO 工作，而级别较低的官员则最终去了较小的公用事业公司”。[328]

保险

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根据主要的再保险公司慕尼黑再保险公司 的说法，私营保险行业不会受到福岛核电站事故的重大影响。[329] 瑞士再保险公司 同样表示，“日本核设施的保险范围不包括地震冲击、地震后火灾和海啸，无论是物理损坏还是责任。瑞士再保险公司认为，福岛核电站的事件不太可能给财产和意外伤害保险行业造成重大直接损失。”[330]


参考文献

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