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員工撤出之時，核電廠部分區域輻射量為每小時10毫西弗；美國核電廠員工一年能接受的輻射量上限為50毫西弗，表示福島第一核電廠的員工只要輪班一次，接受的輻射量就會超出年上限。到了11時30分，輻射量降至約每小時6毫西弗，員工也回到工作崗位。輻射量突增的明確原因未知，也許是起因於儲存於二號爐的輻射物質外洩，但尚有諸多其他的可能來源。
星期三稍早，核電廠其中一座反應爐升起羽狀白煙（也可能是蒸氣），內閣官房長官枝野幸男於記者會中表示，白煙是由三號爐的火勢造成，而且其壓力容器極有可能已遭損壞，不過目前沒有必要擴大疏散區域；白煙自行消退，但不知其原因。
日本政府疏散了福島第一核電廠半徑20公里內的民眾，並要求20-30公里內的民眾待在室內，避免遭受輻射汙染；估計該區約有14萬居民。此外，即使福島第二核電廠成功關閉，也未有輻射外洩，日本政府仍決定疏散半徑3公里內的居民。
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