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.
Uni Soviet
Lenin wafat pada tahun 1924 dan digantikan oleh Josef Stalin. Pada masanya, ia memodernisasi pertanian dengan program kolektivisasi yang terkenal ganas dan mengakibatkan banyak rakyatnya mati kelaparan, dibuang ke kamp-kamp konsentrasi di Siberia, atau ditembak mati oleh aparat pemerintah (terutama NKVD). Stalin juga membunuh banyak orang yang dianggapnya sebagai pembangkang, termasuk golongan militer. Pembersihan Besar-Besaran pada tahun 1937 adalah yang terburuk. Selain itu, ia turut memprakarsai industrialisasi Uni Soviet meski lebih ditujukan untuk kepentingan militer.
Pada tahun 1939, Soviet menandatangani pakta non-agresi dengan Nazi Jerman yang memberi jalan bagi Uni Soviet untuk mencaplok bagian timur Polandia, negara-negara Baltik, dan Bessarabia. Pencaplokan Soviet atas Polandia diwarnai dengan adanya Pembantaian Katyn, pembunuhan massal 20.000 orang Polandia oleh NKVD. Walaupun demikian, isi pakta ini dilanggar oleh Nazi yang menyerang Uni Soviet pada bulan Juni 1941. Setelah mengalami kekalahan demi kekalahan, Tentara Merah berhasil menahan serbuan Nazi pada tahun 1943 dan akhirnya berhasil mengusir mereka dari Eropa Timur. Daerah-daerah yang dulunya dikuasai Nazi, termasuk sebagian Jerman, direbut oleh Soviet. Walaupun lebih dari 20 juta rakyat Uni Soviet terbunuh dalam Perang Patriotik Raya, dunia mulai memperhitungkan kekuatan angkatan bersenjata Soviet.