W czasie, jaki minął od pierwszego testu w Alamogordo, grzmiały tysiące eksplozji ładunków rozszczepialnych, w każdym z których uzyskano cenną wiedzę na temat specyfiki ich funkcjonowania. Ta wiedza jest podobna do elementów płótna mozaikowego, a okazało się, że „płótno” jest ograniczone prawami fizyki: kinetyka spowalniania neutronów w zespole ogranicza redukcję rozmiaru amunicji i jego mocy, a osiągnięcie uwolnienia energii znacznie przekraczającego sto kiloton jest niemożliwe ze względu na fizykę jądrową i hydrodynamiczne ograniczenia dopuszczalnych wymiarów sfery podkrytycznej. Ale nadal możliwe jest zwiększenie mocy amunicji, jeśli wraz z rozszczepieniem dojdzie do fuzji jądrowej.
Największą bombą wodorową (termonuklearną) jest radziecka 50-megatonowa „bomba carska”, zdetonowana 30 października 1961 r. Na poligonie doświadczalnym na wyspie Nowa Ziemia. Nikita Chruszczow żartował, że pierwotnie miał zdetonować bombę o mocy 100 megaton, ale ładunek został zmniejszony, aby nie rozbić całej szyby w Moskwie. W każdym dowcipie jest trochę prawdy: konstrukcyjnie bomba została tak naprawdę zaprojektowana na 100 megaton i tę moc można było osiągnąć po prostu zwiększając płyn roboczy. Zdecydowali się ograniczyć uwalnianie energii ze względów bezpieczeństwa - w przeciwnym razie składowisko byłoby zbyt zniszczone. Produkt okazał się tak duży, że nie mieścił się w komorze bombowej lotniskowca Tu-95 i częściowo z niej wystawał. Pomimo udanego testu bomba nie weszła do służby, niemniej jednak stworzenie i przetestowanie superbomby miało ogromne znaczenie polityczne, pokazując, że ZSRR rozwiązał problem osiągnięcia niemal każdego poziomu megatonażu arsenału nuklearnego.
Rozszczepienie plus fuzja
Paliwem do syntezy są ciężkie izotopy wodoru. Gdy jądra deuteru i trytu łączą się, powstaje hel-4 i neutron, wydajność energetyczna w tym przypadku wynosi 17,6 MeV, czyli jest kilkakrotnie wyższa niż w reakcji rozszczepienia (na jednostkę masy odczynników). W takim paliwie, w normalnych warunkach, reakcja łańcuchowa nie może zajść, więc jej ilość nie jest ograniczona, co oznacza, że uwalnianie energii ładunku termojądrowego nie ma górnej granicy.
Jednak, aby reakcja fuzji mogła się rozpocząć, konieczne jest zbliżenie jąder deuteru i trytu, co jest utrudnione przez siły odpychania kulombowskiego. Aby je pokonać, trzeba przyśpieszyć jądra do siebie i popchnąć je. W lampie neutronowej, podczas reakcji strippingu, duża ilość energii jest zużywana do przyspieszania jonów wysokim napięciem. Ale jeśli podgrzejesz paliwo do bardzo wysokich temperatur, rzędu milionów stopni i utrzymasz jego gęstość przez czas niezbędny do reakcji, uwolni ono znacznie więcej energii niż ta zużyta na ogrzewanie. To dzięki tej metodzie reakcji broń zaczęto nazywać termojądrową (w zależności od składu paliwa takie bomby nazywane są również bombami wodorowymi).