31日的福岛第一核电站工作现场，并未呈现如火如荼的封堆画面。由于现场放射线浓度依然很高，作业进程十分缓慢。同时，日本原子力安全保安院31日公布，在 福岛核电站南部废水排放口的海水中检测出超过标准值4385倍放射性碘，这一数据达到两周来的测量峰值。大臣山西英彦公开表明，放射性物质还可能继续流向大海。此时，日本政府及有关专家都在拼命寻找阻止核物质继续向世界蔓延的有效方法。
据《日本经济新闻》报道，要想尽快结束核辐射物质扩散，需要动员各方科学技术力量，目前最大课题是如何处理高放射浓度的污染水。此前曾有将污染水抽送到核电站内部蓄水罐的打算，但因费时费力且蓄水罐容量不足而放弃。调派液体运送船只，在排水口等位置设过滤器等方式不适用于非常时期。有人提出，可用特殊材料的布把核反应堆罩起来，利用机器人远程监测，慢慢进行解体处理，至少可阻止核辐射物扩散。最终日本政府只确定“树脂法”，即向厂区内喷洒树脂，减少放射物质的空中飞散，但却迟迟没能投入实际操作。《日本经济新闻》称，核电站要处于稳定状态至少还需数周甚至数月，事故长期化的过程中，核放射物进一步泄漏如何避免？这不是日本的问题，放射物已飘散至美国东西海岸，世界都在紧张注视日本处理。
美国《华尔街日报》31日拿到一份独家报告，“震后初期，福岛核电站仅靠一副担架、一部卫星电话和50套防护服应急，发传真是与外界通讯的主要方式”。报道称，从中可以了解日本为何难以化解核危机，东京电力应急方案未涉及极端境况的应对方法，也没提供从附近核电站寻求帮助或联系东京消防员、日本部队或美国救援力量的方法。而最终事实证明，正是这些力量在此次事故处理中发挥作用。法新社评论称，报告透露的内情会增加日本政府对东电过往安全记录的怀疑，“它可能有意遮掩事故真相”。
31日，日本首相菅直人宣布彻底放弃福岛第一核电站的同时，将原先制定的到2030年底前新建14座以上核电站的政府能源基本计划“推翻重审”。《产经新闻》称，菅直人考虑把这一计划变成白纸。法国总统萨科齐31日抵达日本，下午在首相官邸与菅直人会面时，他提议在今年5月召开的G8峰会上把福岛第一核电站事故作为议题，并表示愿意向日本提供可以在高辐射环境下工作的机器人。之后的联合记者会上，萨科齐“呼吁G20成员国就建立国际统一的核能源安全标准召开会议，在今年底制定完成”。
在福岛县，一些疏散的居民开始返回核电站20公里以内的家中，这让福岛县政府大为惊恐。县政府30日请求将这一区域指定为禁入警戒区。国际原子能机构30日称，福岛核电站40公里外的土壤中检测出放射物的数值，超过该机构“疏散基准值”2倍，建议日本政府考虑扩大疏散范围。法新社称，日本政府31日仍表示不打算扩大核电站附近的隔离区。但官房长官枝野31日下午表示，如果该地区放射物浓度长期不降，将考虑发出避难指示。
目前，日本面对核事故可谓缺乏良策。《日本经济新闻》称，菅直人只能抓住美法两国不放。31日富士电视台晚间报道称，日美已达成合作意向，美国防辐射特种部队140名队员将赴日本。“不参与核事故抢修，而是了解情况，和第一线自卫队加强联系，为核电站的最坏情况做好准备。”
日本警察厅称，截至当地时间31日21时，灾难造成11532人死亡、16441人失踪。
31日，中国北京、天津、河北、陕西、湖南、山西、内蒙古、辽宁、山东、江苏、上海、安徽、浙江、福建、重庆、四川、甘肃、青海等25个省区市空气中监测到日本核事故释放出的极微量人工放射性核素碘－131，辐射剂量不会对环境和公众健康产生影响。
