Fisi nuklir
Penemuan dari fisi nuklir adalah pada tahun 1938, kira-kira 5 dekade setelah studi pada radioaktivitas dan juga ilmu pengetahuan baru mengenai fisika nuklir yang menjelaskan komponen-komponen dari sebuah atom. Pada tahun 1911, seorang berkebangsaan Selandia Baru bernama Ernest Rutherford mengemukakan sebuah model atom baru yang bentuknya kecil, padat, dan nukleusnya bermuatan positif (proton) dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif (model atom ini disebut sebagai model atom Rutherford). Niels Bohr memperbaikinya pada tahun 1913 dengan menambahkan kulit-kulit elektron (atau disebut sebagai Model Bohr).
Proyek bom atom Soviet
Pencemaran air dan tanah karena pengujian atmosfer hanyalah bagian dari masalah yang lebih luas. Pencemaran air akibat pembuangan yang tidak tepat dari uranium yang telah habis dan kapal selam bertenaga nuklir yang tenggelam dan meluruh merupakan masalah utama Semenanjung Kola di barat laut Rusia. Meskipun Pemerintah Rusia menyatakan bahwa inti daya radioaktifnya stabil, berbagai ilmuwan telah tampil dengan keprihatinan serius akan 32.000 elemen bahan bakar nuklir yang telah digunakan dalam kapal-kapal yang tenggelam itu. Belum ada insiden besar selain ledakan dan tenggelamnya kapal selam bertenaga nuklir pada bulan Agustus 2000, tetapi banyak ilmuwan internasional masih gelisah atas prospek lambung yang mengikis, melepaskan uranium ke laut dan menyebabkan banyak kontaminasi. Meskipun kapal-kapal selam itu menimbulkan risiko lingkungan, mereka belum menyebabkan bahaya serius bagi kesehatan masyarakat. Namun, pencemaran air di daerah Situs Tes Mayak, terutama di Danau Karachay, ekstrem dan telah sampai pada titik di mana produk sampingan radioaktif ditemukan dalam persediaan air minum. Telah menjadi keresahan sejak awal 1950-an Soviet mulai membuang puluhan juta meter kubik limbah radioaktif melalui pompa ke danau kecil itu. Setengah abad kemudian, pada tahun 1990-an, masih ada ratusan juta curie limbah di danau itu, dan pada berbagai titik kontaminasi telah begitu parah sehingga hanya setengah jam paparan di daerah tertentu akan memberikan dosis radiasi yang cukup untuk membunuh 50% manusia. Meskipun daerah yang mengelilingi danau ini tanpa penduduk, danau ini memiliki potensi mengering di musim kemarau. Yang paling signifikan, pada tahun 1967, daerah itu mengering dan angin membawa debu radioaktif ke atas lebih dari ribuan kilometer persegi, mengekspos setidaknya sekitar 500.000 warga kapada berbagai risiko kesehatan. Untuk mengontrol debu tsb., ilmuwan Soviet menumpuk beton di atas danau. Meskipun efektif membantu meringankan jumlah debu, berat beton mendorong bahan radioaktif sehingga berkontak dekat dengan air tanah bawah tanah yang diam. Mengukur dampak keseluruhan pencemaran air Danau Karachay terhadap kesehatan dan lingkungan adalah sulit karena tokoh sipil yang terpapar tidak tersedia; terdapat kesulitan untuk menunjukkan sebab-akibat antara peningkatan tingkat kanker dan pencemaran radioaktif secara khusus dari danau.