În timpul care a trecut de la primul test din Alamogordo, au tunat mii de explozii ale sarcinilor de fisiune, în fiecare dintre care au fost obținute cunoștințe prețioase despre particularitățile funcționării lor. Această cunoaștere este similară cu elementele unei pânze mozaice și s-a dovedit că „pânza” este limitată de legile fizicii: cinetica încetinirii neutronilor din ansamblu pune o limită la reducerea dimensiunii muniției și puterea sa și realizarea unei eliberări de energie care depășesc semnificativ o sută de kilotoni este imposibilă din cauza fizicii nucleare și a limitărilor hidrodinamice ale dimensiunilor admisibile ale sferei subcritice. Dar este încă posibil să se facă muniția mai puternică dacă, împreună cu fisiunea, fuziunea nucleară este pusă în funcțiune.
Cea mai mare bombă cu hidrogen (termonucleară) este „bomba țarului” de 50 de megatoni sovietici, detonată la 30 octombrie 1961 pe un loc de testare de pe insula Novaya Zemlya. Nikita Hrușciov a glumit că inițial ar fi trebuit să detoneze o bombă de 100 de megatoni, dar sarcina a fost redusă pentru a nu sparge toate paharele de la Moscova. Există un anumit adevăr în fiecare glumă: structural, bomba a fost într-adevăr concepută pentru 100 de megatoni și această putere ar putea fi realizată prin simpla creștere a fluidului de lucru. Au decis să reducă consumul de energie din motive de siguranță - altfel depozitul de deșeuri ar fi prea deteriorat. Produsul s-a dovedit a fi atât de mare încât nu s-a încadrat în golful bombei avionului de transport Tu-95 și a ieșit parțial din el. În ciuda testului reușit, bomba nu a intrat în funcțiune; totuși, crearea și testarea superbombei a avut o mare importanță politică, demonstrând că URSS a rezolvat problema realizării aproape a oricărui nivel de megatonaj al arsenalului nuclear.
Fisiune plus fuziune
Izotopii grei de hidrogen servesc drept combustibil pentru sinteză. Când nucleele de deuteriu și tritiu se unesc, se formează heliu-4 și un neutron, randamentul energetic în acest caz este de 17,6 MeV, care este de câteva ori mai mare decât în reacția de fisiune (pe unitatea de masă a reactivilor). Într-un astfel de combustibil, în condiții normale, nu poate apărea o reacție în lanț, astfel încât cantitatea sa nu este limitată, ceea ce înseamnă că eliberarea de energie a unei sarcini termonucleare nu are limită superioară.
Cu toate acestea, pentru ca reacția de fuziune să înceapă, este necesar să se apropie nucleele de deuteriu și tritiu și acest lucru este împiedicat de forțele de respingere Coulomb. Pentru a le depăși, trebuie să accelerați nucleele unul către celălalt și să le împingeți. Într-un tub de neutroni, în timpul reacției de stripare, o cantitate mare de energie este consumată pentru a accelera ionii cu tensiune ridicată. Dar dacă încălzești combustibilul la temperaturi foarte ridicate de milioane de grade și îi menții densitatea pentru timpul necesar reacției, va elibera energie mult mai mult decât cea cheltuită pentru încălzire. Datorită acestei metode de reacție, armele au început să fie numite termonucleare (conform compoziției combustibilului, astfel de bombe sunt numite și bombe cu hidrogen).