自2011年3月11日福岛第一核电站事故以来，事故产生的放射性废水一直被排入太平洋。大多数放射性物质在事故发生后立即泄漏到大气中，其中80%最终沉积到太平洋中（还有一些沉积在河流中）。受污染地下水泄漏的情况直到2013年才被核电站首次承认。2021年，日本国政府批准将福岛第一核电站事故后经过处理和稀释的核废水排入太平洋的举措，预期将于2023年逐步向海洋排放核污水大约100多万吨，为期30年。
2012年10月，东芝研发出了一种能从污染水中除去氚以外62个核素的“多核种除去设备”（英语：Advanced Liquid Processing System，缩写ALPS）的开发工作。2013年3月25日，原子力规制委员会（日语：原子力規制委員会 (日本)）根据运行实验的评价批准了对原子炉施设保安规定的修改以进行试运行，并发表文章称东电的试运行（热实验）将在月内开始。ALPS拥有3个系统，每天能处理250吨污染水。其中1个系统在3月下旬开始进行运行实验。4月开始试运行的A系统，在6月15日由于储水罐被腐蚀而发生了漏水的问题。7月25日，东电明确了问题所在：储水罐厚约7毫米的焊接部分，在被污染水所含的氯离子和次氯酸腐蚀后，出现了细微的裂痕。因此，东电决定在罐子内放入橡胶，对于已经开始试运行的B系统，也在8月初停止运行并修补储水罐。还没有开始试运行的C系统同样采取此修补措施。至此，全部系统都已停止。9月中旬计划重新启动1个系统。预计在年内开始正式运行。由于氚无法去除，有计划将掺有氚的污染水进行稀释后排放到海洋中，但有很多渔民对此持反对意见，而且难以确定排放的具体时期。在这一点上，东电方面坚称氚是安全的，但对此有很大争议。
2013年7月22日，在事故发生之后两年又几个月，东电首次承认福岛核废水放射性污水正泄漏流入太平洋，证实了渔民与核子监督机构的专家多年的怀疑。。8月20日，核电站又发生一起事件，多达300吨的高辐射浓度污水从污水储存槽外泄。这污水足以危害附近工作员工的健康。这次污水外泄事故被评为国际核事件分级表中的第三级。8月24日，东电表示，导致福岛第一核电站蓄水罐大量泄漏放射性污水的原因是由于蓄水罐变形。此前东电曾经用橡胶圈对蓄水罐进行了密封，防止蓄水罐变形，但是，近日橡胶圈可能已经因老化而丧失功能。8月26日，安倍政府采取紧急措施，直接出面解决外泄问题，显示政府对东电缺乏信心。9月3日，日本政府准备投入470亿日元经费阻止污水外泄，并且建设冻土墙与除污装置。9月19日，日本首相安倍晋三亲自视察核电站并且作出指示，除了先前除役的四个反应堆以外，完好但停机的第五、六号反应堆也应报废，专心处理污水问题。
依据联合国原子辐射影响科学委员会在2020年所发布的报告显示，在福岛第一核电站事故发生后，约有80%的废弃物进入大气被排入到海洋之中。其中，向大气所释放的碘-131及铯-137的总量分别为100至500 PBq之间及6至20 PBq之间，碘-131及铯-137的排放量相当于三个运行机组所排出的总量的2%至8%及1%至3%。
东电公司在2011年4月5日向太平洋排放11,500吨的低放射性核废水，但该水量仍是法定最低排放量的100倍，随后隔了一个月，东电公司再次排放约300,000吨的核废水。
法国辐射防护暨核能安全研究所（法语：Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire）指出，在2011年3月21日至7月中旬期间，约有2.7×1016 Bq的铯-137被排放到太平洋，其中约有百分之八十二的铯-137是在2011年4月8日之前就已被排放。
2021年3月，核电厂区域共存有125万立方米的核废水，经净化系统处理后去除了放射性同位素（除了氚），符合当地排放至大海的标准。截至2020年11月，共有27%的经净化废水达到排放标准，其余73%需要继续净化。
然而，氚无法从水中分离。2019年10月，水中的氚含量已达到约856 TBq，平均浓度达每升0.73 MBq。专家认为，在一年时间内将废水全部排放，当地人吸收的辐射量仅为0.81微希沃特，而采取蒸发方法的辐射量为1.2微希沃特。相比之下，日本人每年都会吸收2100微希沃特的自然辐射。国际原子能机构认为估算数字准确，并建议须尽快制定核污水的处理计划。尽管辐射量可忽略不计，日本委员会仍担心污水处该当地经济造成影响，特别是渔业和旅游业。
2018年8月，环保人士经过分析东京电力公司发布的数据发现，处理后的核废水远远不止残留氚。其中，2017年度的核废水中有60次碘129严重超标，核废水中还存在锶-90严重超标的问题。致癌物锶-90进入人体会被骨质结构吸收，一旦融入到骨头的晶体结构中便无法被排出体外。截至2020年3月，经这种设备处理过的核废水中约70%超过排放标准。
为了防止声誉受损，日本政府虽然于2021年4月13日宣布批准排放核污水至海洋的计划，但也设下缓冲期限，预计在两年后进行污水排放，期间将由国际原子能机构和其他监管机构对其进行监视，以释除灾区民众与相关团体对排放核污水的忧虑和提高透明程度。原子能管制委员会也释出新准则，宣布在两年的缓冲期间将加强对海洋中放射性物质检查的监管政策，以使对核污水排放的谣言不会进一步散布。并承诺推动公共安全审查计划，公开审查东京电力公司制造的设备的容量和可靠性确保透明度，亦向国际原子能机构等第三方角度寻求有关设施检查和监视结果的建议，以提高公众对审查报告的可靠性。日本政府的决定将福岛核污水排入大海招致国内外相关团体的不满。
这些污染水透过净化装置去除氚以外多数辐射物质，最后变成“核废水”。这种含有氚的核废水日积月累，被贮藏在核电站腹地内，截至2021年3月已有1,061座储存槽，预料2022年秋天就将全满。
海南大学“一带一路”研究院国际数据与舆论研究中心研究团队成员使用大数据技术对日本宣布初步决定排放污水之后的两周时间（4月9日-22日）内，各个国家相关媒体报道和网上舆论进行关键词和文本情绪分析后发现。国际社会舆论对福岛核污水入海事件的负面态度占比21%，是正面言论的3倍。日美多个西方盟友的国内舆论对此反应尤为负面；而日美两国民间舆论的态度也与其政府表态大相径庭。
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