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周四，直升机和消防车未能成功补充日本福岛第一核电站受损的核燃料池。乏燃料池含有大量放射性物质，其安全防护不如反应堆堆芯中的放射性物质。尽管信息零星，但核专家担心这些燃料——本应浸没在循环水中以防止过热——在3号和4号反应堆的燃料池中至少部分暴露。
周四，为了尽早尝试向至关重要的燃料池注水，日本自卫队（JSDF）派遣了一架配备铅板以帮助保护机组人员免受直接辐射的特殊改装的货运直升机，向该核电站的3号反应堆倾倒海水。该机组使用MOX（混合氧化物）燃料，这种燃料可以在较低温度下熔化，并可能释放其一部分具有24,000年半衰期的钚。
当天晚些时候，该国国家警察局试图使用消防车向3号反应堆的乏燃料池注水，但由于高辐射水平，操作人员无法足够接近。后来，自卫队派出的五辆更强大的泵车能够足够接近24分钟，向低水位燃料池注入约30吨水。截至当地时间晚上9:30，“此项行动的效果[仍在评估中]”，日本原子工业论坛（JAIF）报告称。
截至周四当地时间晚上10点，日本原子工业论坛列出了福岛第一核电站六个反应堆的以下状态：
• 1号、3号和4号反应堆周围的建筑物“严重损坏”； 2号反应堆的建筑物“轻微损坏”；
• 1号或3号反应堆的冷却系统无法工作；
• 2号反应堆的水位覆盖了超过一半的燃料；1号和3号反应堆的水位仅覆盖了大约一半的燃料。
• 1号和2号反应堆的乏燃料池的结构完整性未知；
• 3号和4号反应堆的水位较低；5号和6号反应堆的池温持续上升。
放射性废物管理顾问马文·雷斯尼科夫在非营利组织“社会责任医师”周三组织的新闻发布会上表示，乏燃料池是重大关注的问题。雷斯尼科夫指出，据《每日新闻》报道，每个反应堆的燃料池据信含有以下数量的乏燃料：
• 1号反应堆：50吨核燃料
• 2号反应堆：81吨
• 3号反应堆：88吨
• 4号反应堆：135吨
• 5号反应堆：142吨
• 6号反应堆：151吨
• 此外，一个单独的地面燃料池包含1097吨燃料；大约70吨核材料以干式储存方式保存在地面上。
雷斯尼科夫指出，反应堆堆芯本身包含的燃料少于100吨。
燃料最近已从4号反应堆堆芯转移到乏燃料池，因此“这些燃料相对较新且更热，从热力学角度来说，”雷斯尼科夫解释说。“因此，当水不再循环时，水实际上在锆的放热反应中沸腾了，锆燃烧了（发生在约1800摄氏度时），这并不奇怪。”
北卡罗来纳大学教堂山分校公共卫生学院的流行病学家大卫·理查森在新闻发布会上表示，科学家们并不确信他们能够评估出随着事件的发展，将释放多少放射性物质。可能要等到人们能够安全地清点所有剩余的燃料后，才能“以此来计算损失了多少，”他说。
该国核工业安全机构发言人永山嘉孝在周四中午指出，“由于我们无法前往现场，我们无法确认4号反应堆的乏燃料池中是否还有水”，《纽约时报》报道。截至3月16日，该反应堆至少发生了两起疑似火灾。
如果过热的燃料没有被足够的水覆盖，持续的核反应产生的热量会导致水沸腾。“池中的水既起到屏蔽作用，又起到冷却作用，当水消失时，直接的伽马辐射非常高，”雷斯尼科夫说。
雷斯尼科夫在简报会上对直升机是否能有效阻止乏燃料池过热表示怀疑。“部分屋顶仍然存在，他们不能只是从空中将水倾倒入燃料池中，”他说。
在美国核管理委员会（NRC）主席格雷戈里·亚克茨科昨天的国会听证会上，他谈到该核电站的情况时说：“我们认为辐射水平非常高。”
无论如何，美国核管理委员会周三建议在日本距离该设施80公里范围内的美国居民撤离。美国军事人员与该地点保持至少这个距离。日本政府已疏散半径20公里内的居民（并建议距离20至30公里的人员留在室内）。
据美国有线电视新闻网报道，日本内阁官房长官枝野幸男表示，美国让美国居民远离该核电站的“更保守的决定”是“可以理解的”。
政府、机构和许多公众抱怨日本政府和拥有并运营该设施的东京电力公司提供的数据太少。但是正如雷斯尼科夫指出的那样，许多辐射传感器都位于核电站的现场，并且很可能在3月11日发生的9.0级地震期间或之后损坏。“因此，我们没有获得我们想要的数字并不奇怪。”
无论倾倒在3号反应堆上的50吨水是否足以暂时冷却乏燃料池，都需要继续努力以避免大量放射性物质释放。“这是一个持续几个月的问题，”雷斯尼科夫说。“热值将在数月内保持高位，足以引起放热反应。因此，这将是一个持续存在的问题。”
至少，日本放射性物质释放的威胁似乎仅限于福岛第一核电站（日本在各个设施共有54座核反应堆）。“日本的其他核电站都在正常运行或安全关闭，”日本原子工业论坛周四报道。