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週四，直升機和消防車未能成功補充日本福島第一核電站受損的核燃料池。乏燃料池含有大量放射性物質，其安全防護不如反應堆堆芯中的放射性物質。儘管資訊零星，但核專家擔心這些燃料——本應浸沒在迴圈水中以防止過熱——在3號和4號反應堆的燃料池中至少部分暴露。
週四，為了儘早嘗試向至關重要的燃料池注水，日本自衛隊（JSDF）派遣了一架配備鉛板以幫助保護機組人員免受直接輻射的特殊改裝的貨運直升機，向該核電站的3號反應堆傾倒海水。該機組使用MOX（混合氧化物）燃料，這種燃料可以在較低溫度下熔化，並可能釋放其一部分具有24,000年半衰期的鈽。
當天晚些時候，該國國家警察局試圖使用消防車向3號反應堆的乏燃料池注水，但由於高輻射水平，操作人員無法足夠接近。後來，自衛隊派出的五輛更強大的泵車能夠足夠接近24分鐘，向低水位燃料池注入約30噸水。截至當地時間晚上9:30，“此項行動的效果[仍在評估中]”，日本原子工業論壇（JAIF）報告稱。
截至週四當地時間晚上10點，日本原子工業論壇列出了福島第一核電站六個反應堆的以下狀態：
• 1號、3號和4號反應堆周圍的建築物“嚴重損壞”； 2號反應堆的建築物“輕微損壞”；
• 1號或3號反應堆的冷卻系統無法工作；
• 2號反應堆的水位覆蓋了超過一半的燃料；1號和3號反應堆的水位僅覆蓋了大約一半的燃料。
• 1號和2號反應堆的乏燃料池的結構完整性未知；
• 3號和4號反應堆的水位較低；5號和6號反應堆的池溫持續上升。
放射性廢物管理顧問馬文·雷斯尼科夫在非營利組織“社會責任醫師”週三組織的新聞釋出會上表示，乏燃料池是重大關注的問題。雷斯尼科夫指出，據《每日新聞》報道，每個反應堆的燃料池據信含有以下數量的乏燃料：
• 1號反應堆：50噸核燃料
• 2號反應堆：81噸
• 3號反應堆：88噸
• 4號反應堆：135噸
• 5號反應堆：142噸
• 6號反應堆：151噸
• 此外，一個單獨的地面燃料池包含1097噸燃料；大約70噸核材料以乾式儲存方式儲存在地面上。
雷斯尼科夫指出，反應堆堆芯本身包含的燃料少於100噸。
燃料最近已從4號反應堆堆芯轉移到乏燃料池，因此“這些燃料相對較新且更熱，從熱力學角度來說，”雷斯尼科夫解釋說。“因此，當水不再迴圈時，水實際上在鋯的放熱反應中沸騰了，鋯燃燒了（發生在約1800攝氏度時），這並不奇怪。”
北卡羅來納大學教堂山分校公共衛生學院的流行病學家大衛·理查森在新聞釋出會上表示，科學家們並不確信他們能夠評估出隨著事件的發展，將釋放多少放射性物質。可能要等到人們能夠安全地清點所有剩餘的燃料後，才能“以此來計算損失了多少，”他說。
該國核工業安全機構發言人永山嘉孝在週四中午指出，“由於我們無法前往現場，我們無法確認4號反應堆的乏燃料池中是否還有水”，《紐約時報》報道。截至3月16日，該反應堆至少發生了兩起疑似火災。
如果過熱的燃料沒有被足夠的水覆蓋，持續的核反應產生的熱量會導致水沸騰。“池中的水既起到遮蔽作用，又起到冷卻作用，當水消失時，直接的伽馬輻射非常高，”雷斯尼科夫說。
雷斯尼科夫在簡報會上對直升機是否能有效阻止乏燃料池過熱表示懷疑。“部分屋頂仍然存在，他們不能只是從空中將水傾倒入燃料池中，”他說。
在美國核管理委員會（NRC）主席格雷戈裡·亞克茨科昨天的國會聽證會上，他談到該核電站的情況時說：“我們認為輻射水平非常高。”
無論如何，美國核管理委員會週三建議在日本距離該設施80公里範圍內的美國居民撤離。美國軍事人員與該地點保持至少這個距離。日本政府已疏散半徑20公里內的居民（並建議距離20至30公里的人員留在室內）。
據美國有線電視新聞網報道，日本內閣官房長官枝野幸男表示，美國讓美國居民遠離該核電站的“更保守的決定”是“可以理解的”。
政府、機構和許多公眾抱怨日本政府和擁有並運營該設施的東京電力公司提供的資料太少。但是正如雷斯尼科夫指出的那樣，許多輻射感測器都位於核電站的現場，並且很可能在3月11日發生的9.0級地震期間或之後損壞。“因此，我們沒有獲得我們想要的數字並不奇怪。”
無論傾倒在3號反應堆上的50噸水是否足以暫時冷卻乏燃料池，都需要繼續努力以避免大量放射性物質釋放。“這是一個持續幾個月的問題，”雷斯尼科夫說。“熱值將在數月內保持高位，足以引起放熱反應。因此，這將是一個持續存在的問題。”
至少，日本放射性物質釋放的威脅似乎僅限於福島第一核電站（日本在各個設施共有54座核反應堆）。“日本的其他核電站都在正常執行或安全關閉，”日本原子工業論壇週四報道。