Durante o tempo que passou desde o primeiro teste em Alamogordo, milhares de explosões de cargas de fissão trovejaram, em cada uma das quais se obteve precioso conhecimento sobre as peculiaridades de seu funcionamento. Esse conhecimento é semelhante a elementos de uma tela de mosaico, e descobriu-se que a “tela” é limitada pelas leis da física: a cinética de desaceleração dos nêutrons na montagem limita a redução do tamanho da munição e seu poder, e a obtenção de uma liberação de energia significativamente superior a cem quilotons, é impossível devido à física nuclear e às limitações hidrodinâmicas das dimensões permitidas da esfera subcrítica. Mas ainda é possível tornar a munição mais poderosa se, junto com a fissão, a fusão nuclear funcionar.
A maior bomba de hidrogênio (termonuclear) é a "Bomba Czar" soviética de 50 megatoneladas, detonada em 30 de outubro de 1961 em um local de teste na Ilha Novaya Zemlya. Nikita Khrushchev brincou dizendo que originalmente deveria detonar uma bomba de 100 megatoneladas, mas a carga foi reduzida para não quebrar todos os vidros de Moscou. Existe alguma verdade em cada piada: estruturalmente, a bomba foi realmente projetada para 100 megatons e esse poder poderia ser alcançado simplesmente aumentando o fluido de trabalho. Eles decidiram reduzir a liberação de energia por razões de segurança - caso contrário, o aterro sanitário ficaria muito danificado. O produto era tão grande que não cabia no compartimento de bombas do porta-aviões Tu-95 e saía parcialmente dele. Apesar do teste bem-sucedido, a bomba não entrou em serviço, no entanto, a criação e teste da superbomba foi de grande importância política, demonstrando que a URSS havia resolvido o problema de atingir quase qualquer nível de megatonnage do arsenal nuclear.
Fissão mais fusão
Isótopos pesados de hidrogênio servem como combustível para a síntese. Quando os núcleos de deutério e trítio se fundem, hélio-4 e um nêutron são formados, o rendimento de energia neste caso é de 17,6 MeV, que é várias vezes maior do que na reação de fissão (por unidade de massa de reagentes). Em tal combustível, em condições normais, uma reação em cadeia não pode ocorrer, de modo que sua quantidade não seja limitada, o que significa que a liberação de energia de uma carga termonuclear não tem limite superior.
Porém, para que a reação de fusão comece, é necessário aproximar os núcleos do deutério e do trítio, o que é dificultado pelas forças de repulsão de Coulomb. Para superá-los, você precisa acelerar os núcleos um em direção ao outro e empurrá-los. Em um tubo de nêutrons, durante a reação de separação, uma grande quantidade de energia é gasta para acelerar os íons por alta voltagem. Mas se você aquecer o combustível a temperaturas muito altas de milhões de graus e manter sua densidade pelo tempo necessário para a reação, ele liberará energia muito mais do que gasta no aquecimento. É graças a esse método de reação que as armas passaram a ser chamadas de termonucleares (de acordo com a composição do combustível, essas bombas também são chamadas de bombas de hidrogênio).