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虽然15日有“专家”断言福岛核泄漏危机已经度过最严峻时期。可第二天一早，福岛第一核电站的几个机组反应堆又相继出现新的紧急状况。核电站周边核辐射浓度再度激增。有国际核专家认为，福岛核泄漏事故虽不致出现切尔诺贝利那样的严重后果，但其危险程度已经超过了美国的三里岛核事故。
三号机组冒烟 安全壳或破损
16日上午，福岛第一核电站3号机组上方冒出浓烈白烟。随后官房长官枝野幸男在记者会上宣称，“有可能和2号机组一样，是反应堆安全壳出现部分破损。反应堆内部的放射性物质也可能正在随着水蒸气向外部扩散”。
钢制安全壳是封闭放射性物质的关键所在。目前的情况是继2号机组原子炉15日受到损伤后，3号机组安全壳可能也已破损。
据原子能安全保安院透露的数据，第一核电站正门前16日上午10时10分测得的辐射量为每小时908.5微西弗，10分钟后便上升至2399微西弗。10时40分，辐射量骤升至1万微西弗。普通人一年可承受的辐射量上限约为1000微西弗。
枝野幸男上午表示，最有可能造成辐射量骤升的原因是3号机组冒出的水蒸气含有高浓度放射性物质。但保安院下午宣称，这可能与昨日2号机组原子炉破损有关。
16日早晨5时45分，4号机组反应堆厂房上层西北角起火。当地消防部门派出4辆消防车赶往现场，但现场因辐射量过高无法靠近，消防行动难以展开。半小时后，工作人员通过目测报告称“火焰已经熄灭”。该机组在15日也曾起火，火焰不久后消失，但厂房天花板被炸出两个大洞。东京电力公司其后并未再采取消防措施。16日的起火地点与前一天几乎相同。
与地震时处于运转状态的1号、2号、3号机组不同，4号机组因定期检修处于停运状态，所有燃料棒被拆除并放置在厂房最上层一个10米见方、深8米的燃料池中。
目前该燃料池里一共存放着783根使用过的废燃料棒。由于地震损坏了燃料池冷却循环系统，导致池内水温上升并形成压力巨大的蒸汽。专家指出，如果废燃料棒得不到有效冷却，就存在重返临界状态并导致放射物质大量外泄的危险。
目前“东京电力”决定向4号机组内注入海水降温。同时向自卫队和驻日美军求援，希望能使用直升机通过昨日炸出的漏洞向包括4号机组在内的几个反应堆洒水降温。16日下午4时许，自卫队仙台霞目基地数架CH-47直升机悬挂一个大水桶飞向福岛第一核电站，但直升机空中洒水是否能对反应堆起到有效冷却效果并未确定。
“东京电力”目前已将700名左右的工作人员进行安全转移，只留六七十人在现场处理事故。由于核电站附近核辐射浓度太高，作业时断时续，对于几组反应堆的具体数据难以及时掌握。1号至3号机组反应堆虽然还在注入海水，但水位多高、是否出现堆芯融毁或是原子炉本身破损等问题，“东京电力”以及日本政府目前多表示“可能”、“大概”，却给不出确切的答复。
距核电站20公里处核辐射浓度严重超标
福岛核电站出现核泄漏后，文部科学省启动每天公布两次的全国各地核辐射数值监测机制。据15日晚8时40分的监测数据，在距离福岛第一核电站约20公里的浪江町检测到的核辐射浓度最高为每小时330微西弗，达到了普通人一年承受辐射量上限的近3000倍。而更为严重的是工作人员在车内设置的监测仪得出的数据与露天得到的数据相差无几。
核泄漏危机已经引起大范围恐慌。而无事生非的谣言更加重了民众的不安情绪。15日早，有人在福岛县内传发“正在下‘黑雨’，大家一定小心”的谣言短信，一度引得距离核电站50公里之外的避难所一片恐慌，不明真相的当地政府职员也指示民众速到室内避难。直到当日晚间才知上当。
此外，为防治核辐射，含碘物品成了香饽饽。“碘片”早就是一片难求，有人发连环邮件宣称引用含有碘成分的漱口液也有功效。于是到15日晚间，福岛县内多数药店的漱口液被一抢而空。
但据日本放射线医学综合研究所称，漱口液对核辐射有防治作用的说法纯属无稽之谈。如果饮用了漱口液，反而会对健康造成伤害。此外，该研究所指出，大量服用海带、紫菜对于核辐射也起不到抑制作用。
目前日本总务省呼吁民众以新闻报道等作为信息来源，不要轻信和转发社会上流传的短信和邮件。
或被认定为六级“大事故”
国际原子能机构（IAEA）针对核电站的故障、事故制定了一个从1级到7级的评价尺度。从4级开始被视为事故。1986年切尔诺贝利核事故被认定为最为严重的7级“重大事故”；1979年美国三里岛核事故被认定为5级“对核电站外部构成威胁的事故”。
目前日本政府自己将福岛第一核电站事故定为4级，即“对核电站之外不构成重大威胁的事故”。对此，美国科学国际安全保障研究所15日指出，鉴于福岛第一核电站状况不断恶化，应将其认定为严重程度排第二位的6级“大事故”。法国核安全局局长前一天也对外界表示，福岛核电站事故的严重性超过了美国三里岛核事故，应该认定在6级水平。