地震後、原子炉は緊急停止。外部電源を失ったものの、非常用ディーゼル発電機が自動起動。非常用復水器を使用して、炉心の冷却が進められていました。しかし、津波により、全電源を喪失したことで、非常用復水器や高圧注水系による冷却機能を失いました。冷却手段を失ったことに伴い、圧力容器内の水位が低下。炉心損傷が進み、発生した水素が原子炉建屋に漏れ出し、水素爆発が発生しました。

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非常用復水器は弁の開閉だけで冷却を行うことができます。地震の後、緩やかに炉心を冷却するために非常用復水器の弁を開閉していましたが、津波により全ての電源を失ったときにはこの弁を閉めていたため、再び開けることができなくなり、非常用復水器は冷却機能を失いました。