Gedurende de tijd die is verstreken sinds de eerste test in Alamogordo, hebben duizenden explosies van splijtingsladingen gedonderd, in elk waarvan kostbare kennis over de eigenaardigheden van hun functioneren is verkregen. Deze kennis is vergelijkbaar met elementen van een mozaïekcanvas, en het bleek dat het "canvas" wordt beperkt door de wetten van de fysica: de kinetiek van het vertragen van neutronen in de assemblage stelt een limiet aan de vermindering van de omvang van de munitie en zijn kracht, en het bereiken van een energieafgifte van aanzienlijk meer dan honderd kiloton is onmogelijk vanwege de kernfysica en hydrodynamische beperkingen van de toelaatbare afmetingen van de subkritische bol. Maar het is nog steeds mogelijk om munitie krachtiger te maken als, samen met splijting, kernfusie werkt.
De grootste waterstof (thermonucleaire) bom is de Sovjet 50-megaton "Tsar Bomb", ontploft op 30 oktober 1961 op een testlocatie op het eiland Novaya Zemlya. Nikita Chroesjtsjov grapte dat het oorspronkelijk bedoeld was om een bom van 100 megaton te laten ontploffen, maar de lading werd verminderd om niet al het glas in Moskou te breken. In elke grap zit een kern van waarheid: structureel was de bom echt ontworpen voor 100 megaton en dit vermogen kon worden bereikt door simpelweg de werkvloeistof te vergroten. Ze besloten om veiligheidsredenen de energie-afgifte te verminderen - anders zou de stortplaats te veel schade oplopen. Het product bleek zo groot dat het niet in het bommenruim van het Tu-95 vliegdekschip paste en er gedeeltelijk uit stak. Ondanks de succesvolle test is de bom niet in gebruik genomen; niettemin was het maken en testen van de superbom van groot politiek belang, wat aantoont dat de USSR het probleem had opgelost om bijna elk niveau van megatonnage van het nucleaire arsenaal te bereiken.
Splijting plus fusie
Zware isotopen van waterstof dienen als brandstof voor de synthese. Wanneer deuterium- en tritiumkernen samensmelten, helium-4 en een neutron worden gevormd, is de energieopbrengst in dit geval 17,6 MeV, wat meerdere malen hoger is dan bij de splijtingsreactie (per massa-eenheid reagentia). In een dergelijke brandstof kan onder normale omstandigheden geen kettingreactie plaatsvinden, zodat de hoeveelheid niet beperkt is, wat betekent dat de energieafgifte van een thermonucleaire lading geen bovengrens heeft.
Om de fusiereactie te laten beginnen, is het echter noodzakelijk om de kernen van deuterium en tritium dichter bij elkaar te brengen, en dit wordt gehinderd door de krachten van Coulomb-afstoting. Om ze te overwinnen, moet je de kernen naar elkaar toe versnellen en duwen. In een neutronenbuis wordt tijdens de stripreactie een grote hoeveelheid energie verbruikt om ionen door hoge spanning te versnellen. Maar als je de brandstof verwarmt tot zeer hoge temperaturen van miljoenen graden en de dichtheid behoudt gedurende de tijd die nodig is voor de reactie, zal er veel meer energie vrijkomen dan er aan verwarming wordt besteed. Het is dankzij deze reactiemethode dat wapens thermonucleair werden genoemd (volgens de samenstelling van de brandstof worden dergelijke bommen ook waterstofbommen genoemd).
