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在日本發生強烈地震和14米高的海嘯三個多月後，福島第一核電站仍然浸泡在海水和淡水的混合物中，這些混合物被三個反應堆和四個乏燃料池的核燃料的放射性殘留物汙染。每天，又有500公噸海水被傾倒到受損反應堆和燃料池中仍然炙熱的核燃料上。超過10萬公噸這樣的水現在位於反應堆的地下室和溝渠中，或者在炎熱的反應堆建築物內蒸發，形成放射性溫泉（熱浴）。
到目前為止，無論是該國75次6.0級或以上餘震（最近一次發生在6月23日），還是惡劣天氣，都沒有阻止為冷卻受損核電站所做的持續努力。由於任何退役過程至少還需要一年時間，用水冷卻燃料仍然是重點，同時也可能成為額外問題的來源，因為受汙染的水有可能淹沒電站及其周圍環境。
6月初，東京電力公司（TEPCO）安裝了一系列裝置——來自核裝置製造商Kurion和阿海琺集團——旨在從受汙染的冷卻水中過濾放射性物質，並使其能夠重複用於炙熱的核燃料棒。如果沒有這種過濾，反應堆建築物內的輻射水平可能會攀升過高，以至於工作人員無法推進他們控制和清理受損電站的工作。但是，新過濾系統的試執行在6月18日不到五個小時就被停止了，因為它在這麼短的時間內捕獲了相當於一個月預計過濾量的放射性銫137。
鑑於由於反應堆本身的洩漏必須繼續噴灑，從而阻止了正常冷卻系統的恢復，因此已交付了大型儲罐來儲存一些過量的放射性水。“最重要的是保持反應堆燃料冷卻。如果唯一的選擇是使用鹽水，那麼這是最好的辦法，”美國核管理委員會（NRC）運營執行主任比爾·博查特在5月份的一次談話中說。“考慮到當時的情況以及幾乎沒有其他選擇，我認為注入鹽水顯然是適當的做法，”儘管東京電力公司最近已轉為使用淡水。
然而，由於放射性水距離溢位其儲存設施僅剩幾釐米，因此再次將受汙染的水排放到海洋中的可能性越來越大。已經有工人因踩到水坑而被這種水燙傷，東京電力公司不得不在4月初傾倒了超過11,000公噸的此類汙染水。
Fairewinds Associates諮詢公司的核能顧問阿尼·岡德森說：“反應堆的設計目的不是從頂部倒入水，從底部流出，並積聚在地下室裡。”“東京電力公司應該做的是在反應堆周圍挖一條壕溝，直達基岩，深20米，寬1.5米，並在壕溝中填充沸石。”沸石礦物可以捕獲放射性粒子，並用於乏核燃料的後處理。
由於完全熔燬和海水腐蝕，正常的冷卻裝置已無法執行，因此向炙熱的核燃料噴灑新水仍然是唯一的選擇。碎片和雜物——放射性和惰性物質都有——繼續阻礙人類和機器人工作人員實現所謂的“冷停堆”，這將允許開始拆除和清理受汙染場地的真正工作。
能源與環境研究所所長、物理學家阿瓊·馬基賈尼指出：“退役這件事將非常複雜。”“處理裝置已被毀壞，它完全熔燬了，這是一個高放射性環境，而且還有放射性水。”
危機發生三個多月後，不斷上升的用過的冷卻水水位只是電站面臨的挑戰之一。輻射水平有時會繼續飆升至每小時4,000毫西弗，從而阻礙了維修工作，即使有機器人也是如此。（西弗是電離輻射的單位，等於100雷姆；雷姆是X射線和伽馬射線輻射暴露的劑量單位。）儘管電力供應在4月份恢復，但冷卻系統仍然無法執行。放射性物質——銫134、銫137和大約50種其他壽命更長的放射性同位素——繼續在距離現場越來越遠的地方被發現，集中在距離受損綜合設施遠達225公里的熱點地區。日本核能安全保安院現在估計，福島已經釋放了約770,000太貝克的輻射，約佔1986年烏克蘭切爾諾貝利災難性火災釋放量的15%。（一個貝克勒爾代表放射性衰變率——或物質發出的輻射——為每秒一次衰變，或計數。）
馬基賈尼說：“當事故持續數月，並且出現某些降雨模式時，就會出現熱點。”因此，包括伊達市、飯館村和磐城市在內的整個城鎮可能不得不永久廢棄，大約8萬人因放射性汙染而失去了家園。
除了失效的濾水系統外，東京電力公司還提議用塑膠覆蓋被氫氣爆炸撕裂的反應堆建築物，以防止放射性物質進一步從該來源釋放。好訊息是，熔燬的核燃料和仍然完好的新鮮燃料棒產生的熱量持續下降。“隨著時間的推移，衰變熱越來越少，”美國核管理委員會的博查特指出。“大約90到100天后，問題變得不那麼嚴重了”——福島第一核電站現在已經進入了這個時期。
超過3,700名工人繼續嘗試控制和遏制危機。其中九名工人已經達到了250毫西弗累積輻射暴露的法定“緊急限值”，124名工人接受的輻射劑量超過了之前的限值100毫西弗。在美國，核電站工人的年輻射暴露量限制為每年50毫西弗，有人估計，他們每西弗的癌症風險會增加4%。（科學家們主要根據二戰期間1945年廣島和長崎原子彈爆炸後收集的資料，研究輻射對健康的影響，他們認為這個風險數字仍然存在爭議，要麼過高，要麼過低。）
最終，東京電力公司的計劃要求在2012年4月之前實現受損反應堆的冷停堆——危機開始一年多之後——這意味著儘快需要制定針對數十萬公噸放射性冷卻水的某種處理計劃。除此之外，還有遍佈日本東北部至少600平方公里的數十萬公噸受放射性同位素汙染的土壤所帶來的挑戰。
挑戰並非不可克服，只是代價高昂。美國核管理委員會前成員彼得·布拉德福德補充說：“如果你準備花足夠的錢，幾乎可以清理任何東西。”