東京電力公司１２日從４號機組乏燃料池內采集了池水的樣本，對其中所含放射性物質的種類和數量進行了分析，發現放射性碘－１３１、銫－１３４和銫－１３７等核裂變產物含量較通常水平要高。東電據此判斷，暫存在其中的“燃料的一部分已經受損”，這是本次核事故中首次確認暫存在乏燃料池內的燃料出現損毀。
在日本大地震發生時，４號機組恰好正在接受定期檢查，其堆芯內的燃料在裝入防輻射套管后被全部浸入反應堆旁的乏燃料池內暫時保存。
專家分析認為，地震發生后，為乏燃料池降溫的設備失靈，乏燃料池內水位下降，套管露出。由于套管中的核燃料不斷釋放出熱量，高溫最終熔毀了部分套管并導致放射性物質泄漏到乏燃料池中。東電正在分析是否能夠把裝有燃料的套管從池中取出。
東電公司社長清水正孝１３日說，他現在無法就福島核事故事態處理的預期和日程給出答案，目前的當務之急是設法使反應堆進入穩定冷卻狀態，妥善處理核污染廢水以及阻止放射性物質擴散。
福島第一核電站事故嚴重程度升到７級后，日本媒體和民眾都表示了嚴重關切。日本主流媒體１３日紛紛發表社論，認為日本民眾的不安感正在增加。正在外地避難的核電站附近居民則大多感到憤怒和絕望，他們擔心無法再回到家鄉，或即使回到家鄉也無法再從事農業生產。日本在野黨紛紛對首相菅直人提出批評，并要求政府更全面地公布信息。執政黨民主黨內部也出現了要求菅直人承擔責任的聲音。
