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  氫彈的設計細節處於嚴格保密狀態,氫彈的構型一直是五大聯合國安全理事會常任理事國的最高機密。然而其基本原理已被公眾廣泛得知。在接近三十年的時間裡,這個方案的基本特徵都作為國家機密祕而不宣。它的特徵包括  由於這個設計方案使用氫同位素聚變反應來產生中子,它被認為是氫彈的祕密。然而,在絕大多數應用中,它的毀滅性的能量都是來自於鈾的核裂變,而不是氫的核聚變。最初,這個方案用於數百萬噸當量的熱核武器,但是由於它也非常適用於小型核武器,中、美、英、蘇俄基本上是使用此方案,但在工程設計與製造氫彈的構形設計為五大常任理事國私藏,被列為最高機密。

  熱核武器的基本原理與太陽等恆星相似,利用核聚變產生能量,但其反應不受控,瞬間釋放全部能量。在目前的應用階段,就其原理來說,它並不是「純淨」的核融合武器;確切的說,它應該叫「三相彈」,也稱作“氫鈾彈”。

  目前的氫彈需要由原子彈的核分裂產生的超高溫來引發核融合反應,單純使用核融合反應的氫彈還是假想階段。要完成一顆氫彈的核融合材料,主要有氘、氚、氘化鋰6。另外,氫彈常見原料也可以是鉛、鈾-235、鈽、鈹。

  它的爆炸過程大致是:核裂變—核聚變—核裂變。它的核裝料中,最外部是鈾-238,裡面包裹著一個氫彈。它的特點是,藉助核聚變產生的大量中子轟擊鈾-238,使鈾-238發生裂變反應。這種氫鈾彈的威力非常大,放射性塵埃多,所以是一種“骯髒”的核武器 但是其具有了空前絕後的爆炸威力。

  1950年1月,美國總統杜魯門決定研製氫彈。氫彈的研究工作由匈牙利籍猶太裔科學家愛德華·泰勒領導。愛德華·泰勒被稱為美國氫彈之父。1951年泰勒在佔有了烏拉姆的一個創新構想,並將其開發成第一個可行的爆炸當量達百萬噸級氫彈設計。烏拉姆及泰勒的貢獻就成了後來的泰勒-烏拉姆設計方案。利用原子彈促進爆炸時產生的高溫,使氘發生核融合反應。  1951年5月,氫彈原理試驗準備工作就序,試驗彈代號「喬治」,在太平洋上的恩尼威托克島試驗場進行。極其笨重(達62噸)的試驗裝置放在60餘米的鋼架上,裝置以液態氘作為核融合原料,並有冷卻系統使氘處於極低溫。試驗證明爆炸威力大大超過原子彈。  1952年11月1日又一個氫彈試驗裝置「常春藤麥克」在太平洋的埃內韋塔克環礁上爆炸。該裝置高6米,直徑為1.8米,重達65噸,看上去像個大暖瓶,爆炸威力達1000萬噸TNT當量。相當於廣島型原子彈的500倍。「常春藤麥克」體積比一輛載重汽車還大,它必須裝有笨重的製冷系統,這樣的裝置飛機、導彈都無法運載,沒有什麼實戰價值。  1954年,美國的第一顆實用型氫彈在比基尼島試驗成功。  1953年8月,蘇聯宣佈氫彈試驗成功,當量40萬噸。其方案是採用鋰的一種同位素鋰─6和氘的化合物──氘化鋰作核燃料。氘化鋰是固體,不需冷卻壓縮,製作成本低、體積小、重量輕、便於運載。這種氫彈稱為「乾式」氫彈,所以蘇聯是第一個成功把氫彈實用化的國家。  1955年,沙哈諾夫留在薩羅夫主導研發並設計製造出蘇聯首枚百萬噸級氫彈,併成功試爆有史以來破壞力最大核武器——沙皇炸彈,爆炸當量超過5000萬噸。安德烈·德米特里耶維奇·沙哈諾夫被稱為蘇聯氫彈之父。  英國於1957年5月15日擁有氫彈。  中國氫彈之父于敏率領的研製團隊於1966年12月28日成功地進行氫彈原理試驗,當量30萬噸。1967年6月17日由飛機空投的330萬噸當量的氫彈試驗獲得成功,中國氫彈試驗成功亦被認為是中國對蘇聯的一次反擊。  法國在美國曼哈頓計劃協助下核技術有長足進展,於1968年8月也擁有氫彈。
氫彈,又稱熱核武器,屬於核武器的一種。主要利用氫的同位素(氘、氚)的核融合反應所釋放的能量來進行殺傷破壞,屬於威力強大的大規模殺傷性武器。美國、俄羅斯、英國、中國、法國是公認擁有熱核武器的國家。目前氫彈的工程設計與製造氫彈的構形設計為被聯合國五大常任理事國列為最高機密。