数以十万计的日本地震幸存者星期日在临时避难所度过第三个夜晚。他们缺乏食品供应、暖气、电力和救援设施。这次地震是日本现代史上震级最强的一次。与此同时，工程师在调查日本东北沿海第二个核电站辐射激增的来源。
日本首相菅直人星期日晚上在国家电视台的节目中发表讲话时说，日本东北部发生的地震和大规模海啸是二战结束以来日本面临的最严峻的挑战。他讲话的时候，深夜的气温下降，接近零度，当局发布了日益严峻的人员伤亡预测。官员们目前说，宫城县一个县的死亡人数就可能超过一万人。
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星期日晚上，日本发出了关于女川核电站的最新一次核警报。核电站外的辐射水平超过可接受的最高水平后，国际原子能机构报告了这一核警报。国际原子能机构说，工程师仍努力试图在午夜前查明辐射来源。当局星期一凌晨坚持说，这一核设施的冷却系统没有问题。
与此同时，福岛核电站的工程师星期日晚上继续向一号反应堆注入海水。这个反应堆的外壁在星期六的爆炸中毁坏，但防止泄漏的结构保持完好。这让专家们无法确定，反应堆结构内部的状况。日本政府将向反应堆内倾注海水作为防止发生核电站核心设备毁坏的最后努力。专家们说，3个核反应堆中至少有两个将永久性关闭。
星期日早些时候，日本政府说，福岛核电站外部的辐射水平短时间内大幅上升到正常水平的400倍。20多万人早些时候被通知撤离该地区。当局说，至少有19个人已经受到核辐射，还有160多人可能已经受到核辐射。目前有10万日本军人正在参与救灾，另外，美国军舰的一支小规模舰队也加入了救灾工作。
