Các nhà phân tích đã xem xét các tai nạn tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản năm 2011 và tại Nhà máy điện Chernobyl của Ukraine năm 1986, phân tích tác động của những tai nạn đó đối với dân cư xung quanh. Và đã so sánh những tai nạn đó với những gì có thể xảy ra trong trường hợp bụi phóng xạ từ một tai nạn tại Nhà máy điện hạt nhân Zaporizhzhia, trung tâm của cuộc xung đột đang diễn ra ở Ukraine.

Các chuyên gia cũng đã xem xét những ảnh hưởng sức khỏe ngắn hạn và dài hạn mà các vụ đánh bom ở Hiroshima và Nagasaki gây ra cho người dân xung quanh vào năm 1945. Các chuyên gia sử dụng nghiên cứu về những vụ đánh bom đó vào cuối Thế chiến thứ hai để hiểu điều gì có thể xảy ra nếu vũ khí hạt nhân được kích nổ ngày nay. Bụi phóng xạ hạt nhân rất khó dự đoán vì nó phụ thuộc nhiều vào cách thức và địa điểm sử dụng vũ khí.

Dylan Spaulding, nhà khoa học cấp cao trong Chương trình An ninh toàn cầu tại Liên minh các nhà khoa học (UCS) có trụ sở tại Mỹ, cho biết vũ khí phát nổ ở độ cao lớn tạo ra những tác động khác với vũ khí phát nổ trên mặt đất. Các loại vũ khí khác nhau có thể được kích nổ vì những lý do chiến lược khác nhau.

Một vụ nổ vũ khí trong không khí có thể giết chết nhiều người cùng một lúc mà ít ảnh hưởng lâu dài đến bức xạ trong dân cư và môi trường xung quanh. Vụ nổ vũ khí gần bề mặt Trái đất có thể làm chết nhiều người cùng một lúc và làm ô nhiễm môi trường và nguồn cung cấp thực phẩm trong nhiều năm.

Điều này có thể được minh họa bằng các vụ ném bom của Mỹ xuống Nagasaki và Hiroshima vào cuối Thế chiến II và vụ tai nạn Chernobyl năm 1986 ở Ukraine. Các cuộc tấn công đã làm chết khoảng 60-80.000 người ở Nagasaki và từ 70-135.000 người ở Hiroshima trong những tháng sau đó. Các vụ đánh bom giải phóng bức xạ vào môi trường ít hơn khoảng 40 lần so với vụ tai nạn Chernobyl năm 1986, nhưng đã làm chết thêm hàng trăm nghìn người ngay sau đó.

Ngày nay, mọi người có thể sống an toàn ở Nagasaki và Hiroshima mà không sợ phóng xạ kéo dài, nhưng vùng ngoại thành Chernobyl vẫn còn phóng xạ và không thể ở được. Các tác động khác của vụ đánh bom năm 1945 bao gồm sự gia tăng cao bất thường bệnh bạch cầu ở những người ở các khu vực xung quanh, đặc biệt là ở trẻ em.

Các bệnh ung thư khác tăng, nhưng với số lượng thấp hơn. Các tác động lâu dài hơn nữa của bức xạ bao gồm các trường hợp gia tăng kích thước đầu nhỏ, tăng trưởng thể chất chậm hơn và khuyết tật trí tuệ ở trẻ em còn trong bụng mẹ khi vụ nổ xảy ra. Điều này thường không xảy ra đối với những đứa trẻ được ra đời sau vụ đánh bom, như các nghiên cứu khác đã chỉ ra.

Các chuyên gia vũ khí phân biệt giữa vũ khí hạt nhân chiến thuật và chiến lược. Nói chung, họ cho biết vũ khí chiến thuật di chuyển trong khoảng cách ngắn và có thể giành chiến thắng trong trận chiến, còn vũ khí chiến lược di chuyển xa hơn và có thể giành chiến thắng trong chiến tranh. Những quả bom được sử dụng ở Hiroshima và Nagasaki được coi là vũ khí chiến lược vào thời điểm đó - loại giành chiến thắng trong chiến tranh hơn là loại chỉ giành chiến thắng trong các trận chiến.

Nhưng các chuyên gia cho biết vũ khí hạt nhân đã tăng cường đến mức độ như vậy trong nhiều thập kỷ kể từ khi một số vũ khí hạt nhân chiến thuật ngày nay có thể mạnh hơn vũ khí chiến lược được sử dụng để kết thúc Thế chiến II. Nhiều vũ khí trong kho vũ khí hạt nhân hiện đại mạnh hơn rất nhiều lần so với những gì được sử dụng ở Hiroshima và Nagasaki. Về năng suất, mạnh hơn gấp 80 lần. Vì vậy, thật khó để sử dụng các vụ đánh bom lịch sử ở Nagasaki và Hiroshima như một hướng dẫn cho những gì có thể xảy ra ngày nay nhưng chúng là một dấu hiệu.

Tuy nhiên, có những nỗ lực để mô phỏng bụi phóng xạ hạt nhân sẽ như thế nào sau một vụ đánh bom đương đại. Alex Wellerstein, một nhà sử học về khoa học và vũ khí hạt nhân tại Viện Công nghệ Stevens ở New Jersey đã tạo ra một trang web có tên NUKEMAP để làm việc đó. Qua đó, so sánh bụi phóng xạ từ những quả bom phát nổ trên bầu trời với những quả bom phát nổ trên mặt đất.

Sau đó, một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào tháng 8 đã đưa ra một số dự đoán về những gì sẽ xảy ra với môi trường, dân số và nguồn cung cấp lương thực toàn cầu nếu Nga và Mỹ tiến hành một cuộc chiến tranh hạt nhân kéo dài một tuần bằng vũ khí hạt nhân chiến lược.

Các tác giả của nghiên cứu ước tính rằng sẽ có 360 triệu người chết ngay lập tức do sử dụng vũ khí và hơn 5 tỷ người sẽ không có thức ăn trong hai năm sau một cuộc chiến tranh hạt nhân như vậy - chiếm khoảng 60% dân số thế giới. Sự gián đoạn nguồn cung cấp thực phẩm sẽ được gây ra bởi một lượng lớn bồ hóng thải ra từ các đám cháy do các vụ nổ gây ra.

Các nhà nghiên cứu cũng đã cố gắng mô hình hóa sự hủy diệt sẽ như thế nào trong các tình huống khác. Ví dụ, một cuộc chiến tranh hạt nhân kéo dài một tuần vào năm 2025 giữa Ấn Độ và Pakistan. Các nước láng giềng Nam Á sở hữu ít vũ khí hạt nhân hơn nhiều so với Mỹ và Nga, nhưng các tác giả vẫn dự đoán khoảng 164 triệu người thiệt mạng và hơn 2,5 tỷ người không có lương thực trong hai năm sau một cuộc chiến như vậy.

Alan Robock, Giáo sư khoa học môi trường tại Đại học Rutgers ở Mỹ, là một trong những tác giả của nghiên cứu trên tạp chí Nature. Trong nghiên cứu trước đó, Robock ước tính rằng các vụ đánh bom ở Hiroshima và Nagasaki đã thải ra khoảng 0,5 teragram khói.

Trong nghiên cứu gần đây hơn, ông và những chuyên gia khác ước tính rằng kịch bản Mỹ - Nga sẽ tạo ra khoảng 150 teragram khói và kịch bản Ấn Độ - Pakistan sẽ tạo ra 16-47 teragram khói. Bất kỳ việc sử dụng vũ khí hạt nhân nào cũng có thể leo thang thành một cuộc chiến tranh hạt nhân toàn diện giữa NATO và Nga, và sẽ tạo ra một mùa đông hạt nhân.