Tuy nhiên do tính toán nhầm lẫn của các nhà khoa học hạt nhân Mỹ, sức nổ và mức độ phát xạ đã vượt quá dự kiến và đã tác hại đến dân cư sinh sống trên nhiều đảo lân cận và cả thuyền viên các tàu đánh cá, tàu hàng và cả tàu chiến của Hải quân Mỹ hải hành trong khu vực. Được giấu kín suốt một thời gian dài, đến thập niên 90 thế kỷ XX, thảm họa hạt nhân này mới được đưa ra ánh sáng.
Tháng 8/1949, khi Liên Xô thử nghiệm thành công vụ nổ của một quả bom hạt nhân đầu tiên, Mỹ bắt đầu tăng tốc việc nghiên cứu chế tạo vũ khí hạt nhân có sức công phá mạnh hơn.
Năm 1951, khi các nhà khoa học hạt nhân làm việc tại Phòng Nghiên cứu hạt nhân quốc gia
hydrogen. Thành công của nghiên cứu này đã khiến Tổng thống Mỹ Harry Truman ra lệnh đẩy mạnh việc chế tạo một quả bom hydrogen đầu tiên của nước Mỹ có sức nổ mạnh đến 15 megaton, gấp 1.500 lần sức nổ của 2 quả bom nguyên tử được ném xuống hai thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật vào năm 1945.
Cuối năm 1953, khi các nhà khoa học làm việc tại Phòng Nghiên cứu Los Alamos thông báo đã hoàn thành việc chế tạo quả bom hydrogen đầu tiên, Tổng thống Mỹ vào thời kỳ đó là Dwight Eisenhower quyết định sẽ tiến hành một vụ thử nghiệm nổ bom hydrogen trên đảo Bikini thuộc quần đảo Marshall vào ngày 1/3/1954.
Vụ thử nghiệm này mang mã hiệu Castle Bravo và do tướng John Clarkson chỉ huy. Từ tính toán về mức độ lan nhiễm phóng xạ, dân cư sinh sống tại các đảo cách tâm vụ nổ 60km đều được di tản để khỏi bị nhiễm xạ, tàu bè di chuyển trong vùng cũng được thông báo không nên vi phạm giới hạn quy định.
Vụ nổ được khai hỏa tối 1/3/1954 trên đảo
Đám khói hình nấm hình thành từ vụ nổ đạt đến độ cao 14km với đường kính 11km chỉ trong có 1 phút đầu tiên và sau đó đạt đến độ cao 40km với đường kính 100km trong vòng 10 phút tiếp theo với mức phát triển 6km/phút và đã làm phát tán phóng xạ đến 160km cách tâm vụ nổ, khiến thảm họa xảy ra.
Hàng trăm dân cư sinh sống trên nhiều đảo đã bị nhiễm xạ với mức cao nhất là 170 rads và thấp nhất là 14 rads. Hàng trăm thủy thủ đoàn của các tàu qua lại gần khu vực thử bom hydrogen đã bị nhiễm xạ trong đó phải kể đến trường hợp bị nhiễm xạ của 116 thuyền viên của tàu sân bay USS Bairoki của Hải quân Mỹ khiến những người này có nguy cơ bị ung thư cao.
Đặc biệt là trường hợp chiếc tàu đánh cá Daigo Fukuryu Maru của Nhật do không nhận được thông báo đã tiến vào cách tâm vụ nổ 60km khiến 17 thuyền viên trên tàu bị nhiễm xạ nặng. 4 người trong số họ đều chết vì bệnh ung thư chỉ sau đó vài năm, những người còn lại đều mắc các chứng ung thư tuyến giáp.
Tuy nhiên, phải đợi đến năm 1974, những nạn nhân đầu tiên của vụ thử nghiệm Castle Bravo mới lên tiếng yêu cầu phía Mỹ phải bồi thường thiệt hại và liền gây ra phong trào bài trừ vũ khí hạt nhân trên toàn thế giới. Đó là thủy thủ đoàn của tàu đánh cá Daigo Fukuryu Maru.
Chính phủ Mỹ do lo ngại phong trào này sẽ biến thành phong trào chống Mỹ nên đã bí mật thương lượng với các nạn nhân để bồi thường cho họ số tiền lên đến 4,2 triệu USD. Tuy nhiên, những nạn nhân khác của vụ thử
Mãi đến năm 1994, nhiều nạn nhân của vụ nổ sinh sống trên các đảo thuộc quần đảo
Cuộc điều tra này có tên gọi Kế hoạch 4.1. Hàng trăm nhà khoa học, chuyên gia y tế tham gia kế hoạch này đã đến nhiều đảo của quần đảo Marshall để kiểm tra tác hại của vụ nổ và họ bất ngờ khi phát hiện có đến 3/4 trong tổng số 239 người dân sinh sống trên các đảo Utirik, Rongelap và Ailiginae đã lần lượt qua đời do bị nhiễm xạ quá mức.
Những người còn sống đều mắc các chứng bệnh liên quan đến nhiễm phóng xạ. Hầu hết con cái của những người này đều mắc các chứng rối loạn hô hấp, ung thư tuyến giáp. Vụ thử nghiệm Castle Bravo đã tạo ra một thảm họa hạt nhân nặng nề không chỉ đối với môi trường mà cả đối với xã hội. Theo tính toán của các nhà khoa học làm việc trong Kế hoạch 4.1, có thể phóng xạ phát tán từ vụ nổ Castle Bravo đã lan đến Australia, Nhật, Ấn Độ và có thể là cả Mỹ.
Còn theo nghiên cứu của các nhà khoa học hạt nhân Liên Xô, mà trực tiếp là từ Viện sĩ Andrei Sakharov, các nhà khoa học hạt nhân Mỹ đã sai lầm khi sử dụng chất đồng vị lithium 7 để chế tạo bom hydrogen thay vì phải sử dụng lithium 6.
Ông Sakharov cho rằng phản ứng của chất đồng vị lithium 6 là ổn định và phù hợp với việc chế tạo một quả bom hydrogen có sức nổ 15 kiloton. Vì thế, việc các nhà khoa học Mỹ đã sử dụng chất đồng vị lithium 7 để chế tạo bom hydrogen có sức nổ 15 kiloton nên đã tạo ra phản ứng hạt nhân quá mạnh đến mức không thể kiểm soát được. Đây chính là lý do khiến vụ nổ Castle Bravo làm phát tán phóng xạ trên diện rộng và gây ra thảm họa hạt nhân.
Từ một vụ thử nghiệm vũ khí bí mật, vụ Castle Bravo đã biến thành một thảm họa hạt nhân và đã trở thành nguyên nhân để cộng đồng thế giới đẩy mạnh phong trào bài trừ vũ khí hạt nhân
