Plutonium
Sejumlah besar timbunan plutonium tingkat senjata diproduksi oleh Uni Soviet dan Amerika Serikat selama Perang Dingin. Reaktor-reaktor milik Amerika Serikat di Hanford dan Savannah River Site di Carolina Selatan memproduksi 103 ton plutonium, dan diperkirakan 170 ton lainnya diproduksi di Rusia. Setiap tahun, sekitar 20 ton unsur ini masih diproduksi sebagai produk samping industri tenaga nuklir. Sebanyak 1000 ton plutonium masih dalam penyimpanan, dengan 200 ton di antaranya berada di dalam atau diekstraksi dari senjata nuklir.
Sejak berakhirnya Perang Dunia, timbunan plutonium ini telah menjadi fokus utama proliferasi nuklir. Di Amerika Serikat, beberapa plutonium yang diekstraksi dari senjata nuklir yang telah dibongkar dilebur menjadi dalam bentuk gelondongan gelas plutonium oksida seberat dua ton. Gelas ini dibuat dari borosilikat yang dicampur dengan kadmium dan gadolinium. Gelondongan-gelodongan ini direncanakan ditutup dengan baja dan di simpan di lubang bawah tanah sejauh 4 km yang ditopang oleh beton. Sampai dengan tahun 2008, hanya tempat penyimpanan limbah nuklir Gunung Yucca yang dijadwalkan untuk menyimpan plutonium dengan cara demikian. Berbagai penentangan terhadap rencana ini telah menunda usaha penyimpanan limbah nuklir di Gunung Yucca ini.
Proyek bom atom Soviet
Selama Perang Dingin, Uni Soviet membuat sekurang-kurangnya sembilan kota tertutup yang dikenal sebagai Atomgrads di mana penelitian dan pengembangan yang berkaitan dengan senjata nuklir berlangsung. Setelah pembubaran Uni Soviet, nama semua kota ini diubah (sebagian besar kode nama asli mereka hanya oblast dan angka). Semua masih secara hukum "tertutup", meskipun beberapa memiliki bagian yang dapat diakses oleh pengunjung asing dengan izin khusus (Sarov, Snezhinsk, dan Zheleznogorsk).
Soviet mulai bereksperimen dengan teknologi nuklir pada tahun 1943, dan pertama kali menguji coba senjata nuklir pada bulan Agustus 1949. Banyak dari perangkat berbasis fisi meninggalkan isotop radioaktif yang mengontaminasi udara, air, dan tanah daerah yang tepat mengelilinginya, yang mengikuti arah angin, dan yang merupakan hilir lokasi ledakan. Menurut catatan yang Pemerintah Rusia rilis pada tahun 1991, Uni Soviet menguji 969 perangkat nuklir dalam rentang tahun 1949-1990. Ilmuwan Soviet melakukan tes-tes tersebut dengan sedikit perhatian terhadap konsekuensi bagi kesehatan lingkungan dan masyarakat. Efek merugikan yang limbah beracun hasilkan dahulu akibat pengujian senjata dan pengolahan bahan radioaktif masih terasa sampai hari ini. Bahkan puluhan tahun kemudian, risiko terkena berbagai jenis kanker, terutama tiroid dan paru-paru, terus meningkat jauh di atas rata-rata nasional untuk orang-orang di daerah ini. Yodium-131, sebuah isotop radioaktif yang merupakan produk sampingan utama senjata berbasis reaksi fisi, tersimpan dalam kelenjar tiroid sehingga keracunan semacam ini adalah hal yang lumrah dalam populasi yang terkena dampak.