16號，福島第一核電站的4號與3號機組再現安全問題，4號機組發生火情，3號機組附近則有白煙升起，日本方面使用直升機進行冷卻作業的計劃也因核輻射濃度過高而被迫中斷。16號晚，隨著輻射量的逐步回落，工作人員重新返回福島第一核電站。

16號早上，福島第一核電站的4號機組出現火情，但沒多久火便自行熄滅。隨后，3號機組附近也有白煙升起。NHK16號援引東京電力公司的話報道說，當天4號機組的起火地點與前一天起火位置大致相同，鄰近乏燃料棒水池，再次起火可能是因為前一天的火源沒有完全消除。而3號機組當天出現的白煙是由于乏燃料池無法冷卻，導致水分變為蒸汽，照此下去，這些燃料將露出水面，增加輻射風險。

日本內閣官房長官枝野幸男在當天的記者會上表示，事故發生后，核電站正門附近的輻射量急劇上升，一度升至每小時10毫西弗，工作人員也被迫進行疏散，日本方面原定當天動用直升機從上空向3號機組的乏燃料池灑水進行冷卻作業，但也由于核電站上空輻射量遠超50毫西弗的上限，被迫取消了此計劃。

日本方面表示，一旦核電站上空輻射量降至規定范圍，直升機將按照計劃進行灑水作業，此外，政府方面還調動高壓水車、部署在核電站附近。

據美聯社消息，當天晚些時候，核電站附近輻射數值出現回落，工作人員已于當天晚些時候重新返回核電站。