在灌注完3號機獲得一定成效之後，日本接下來的搶救目標就是4號機，10輛自衛隊消防車隊加上一輛美軍外借的消防車，要灌注多達80公噸的海水，來替4號機降溫，接著再由東京消防廳搶修核一廠外部電源，傍晚讓東京消防廳接手，展開與3號機相同的長時間無人灑水模式。
在率先搶救福島核一廠3號機之後，星期天一早8點20分開始，自衛隊將矛頭轉向4號機進行灑水作業，這是由10輛自衛隊消防車加上東京消防廳從美軍處借來的消防車，共計11輛消防車，要在1個小時內灌注80公噸的水，為了讓海水能順利進入4號機內部，主要沿著因為火災造成的屋頂、牆壁破洞灌水。
在自衛隊結束灌水行動後，再由東京電力接手搶修核一廠外部電源，東京消防廳則會在這段期間，進行第二階段的部署，順利的話將可望星期天下午六點開始，沿用3號機的灑水模式，對4號機展開持續灑水。
3號機的無人灑水模式，是將取水車設置在海岸邊再以長達800公尺的管線，迂迴繞過1號機與2號機，從3號機西面的灑水車進行長時間的無人灑水，這個決策也收到良好效果，距離3號機東北方500公尺遠的地點，在週六晚間測到2906微西弗的輻射量，比起之前，下降超過500微西弗。
日本官房長官枝野幸男：「持續針對3號機灌水，同時也對4號機進行灑水行動，我們會朝這樣的改善狀況，繼續來努力。」
至於存放核廢料的5號機與6號機，在冷卻系統幫浦啟動下，水池水溫逐漸下降，5號機從68.8度下降到37.1度，恢復到接近平常的正常水溫，而6號機也從67.5度大幅下降到41度，日本政府接下來就是在進行長時間灑水行動的同時，也能恢復核一廠外部電力，讓冷卻系統全面恢復運作，解除核災危機。
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