La República Popular China anuncia una prueba exitosa de su primera arma termonuclear.
Un arma termonuclear, arma de fusión o bomba de hidrógeno (bomba H) es un diseño de arma nuclear de segunda generación. Su mayor sofisticación le otorga un poder destructivo mucho mayor que las bombas atómicas de primera generación, un tamaño más compacto, una masa menor o una combinación de estos beneficios. Las características de las reacciones de fusión nuclear hacen posible el uso de uranio empobrecido no fisionable como combustible principal del arma, lo que permite un uso más eficiente del material fisionable escaso como el uranio-235 (235U) o el plutonio-239 (239Pu). Estados Unidos llevó a cabo la primera prueba termonuclear a gran escala en 1952; desde entonces, el concepto ha sido empleado por la mayoría de las potencias nucleares del mundo en el diseño de sus armas. Las armas de fusión modernas consisten esencialmente en dos componentes principales: una etapa primaria de fisión nuclear (alimentada por 235U o 239Pu) y una etapa secundaria de fusión nuclear separada que contiene combustible termonuclear: los isótopos pesados de hidrógeno deuterio y tritio, o en las armas modernas deuteruro de litio. Por esta razón, las armas termonucleares a menudo se denominan coloquialmente bombas de hidrógeno o bombas H. Una explosión de fusión comienza con la detonación de la etapa primaria de fisión. Su temperatura supera aproximadamente los 100 millones de kelvin, lo que hace que brille intensamente con rayos X térmicos. Estos rayos X inundan el vacío (el "canal de radiación" a menudo lleno de espuma de poliestireno) entre los ensamblajes primario y secundario colocados dentro de un recinto llamado caja de radiación, que confina la energía de rayos X y resiste su presión hacia el exterior. La distancia que separa los dos ensamblajes asegura que los fragmentos de escombros del primario de fisión (que se mueven mucho más lentamente que los fotones de rayos X) no puedan desarmar el secundario antes de que la explosión de fusión se complete.
La etapa de fusión secundaria, que consiste en un empujador/tamper externo, un relleno de combustible de fusión y una bujía de plutonio central, es implosionada por la energía de rayos X que incide en su empujador/tamper. Esto comprime toda la etapa secundaria y aumenta la densidad de la bujía de plutonio. La densidad del combustible de plutonio aumenta hasta tal punto que la bujía entra en un estado supercrítico y comienza una reacción en cadena de fisión nuclear. Los productos de fisión de esta reacción en cadena calientan el combustible termonuclear altamente comprimido y, por lo tanto, súper denso que rodea la bujía a alrededor de 300 millones de kelvin, lo que desencadena reacciones de fusión entre los núcleos del combustible de fusión. En las armas modernas alimentadas con deuteruro de litio, la bujía de plutonio en fisión también emite neutrones libres que chocan con los núcleos de litio y suministran el componente de tritio del combustible termonuclear.
El tamper relativamente masivo del secundario (que resiste la expansión hacia afuera a medida que avanza la explosión) también sirve como barrera térmica para evitar que el relleno de combustible de fusión se caliente demasiado, lo que estropearía la compresión. Si está hecho de uranio, uranio enriquecido o plutonio, el tamper captura neutrones de fusión rápida y se fisiona, lo que aumenta el rendimiento explosivo general. Además, en la mayoría de los diseños, la carcasa de radiación también está construida con un material fisible que se fisiona impulsado por neutrones termonucleares rápidos. Tales bombas se clasifican como armas de dos etapas, y la mayoría de los diseños actuales de Teller-Ulam son armas de fisión-fusión-fisión. La fisión rápida del caso de manipulación y radiación es la principal contribución al rendimiento total y es el proceso dominante que produce la precipitación radiactiva del producto de fisión. Antes de Ivy Mike, la Operación Invernadero de 1951 fue la primera serie de pruebas nucleares estadounidenses desarrollo de armas termonucleares. Se logró suficiente fisión para impulsar el dispositivo de fusión asociado, y se aprendió lo suficiente para lograr un dispositivo a gran escala en un año. El diseño de todas las armas termonucleares modernas en los Estados Unidos se conoce como configuración Teller-Ulam por sus dos principales contribuyentes, Edward Teller y Stanislaw Ulam, quienes la desarrollaron en 1951 para los Estados Unidos, con ciertos conceptos desarrollados con la contribución de físicos John von Neumann. Dispositivos similares fueron desarrollados por la Unión Soviética, el Reino Unido, Francia y China. La Tsar Bomba termonuclear fue la bomba más poderosa jamás probada. Como las armas termonucleares representan el diseño más eficiente para el rendimiento energético de armas en armas con rendimientos superiores a 50 kilotones de TNT (210 TJ), prácticamente todas las armas nucleares de este tamaño desplegadas por los cinco Los estados con armas nucleares bajo el Tratado de No Proliferación hoy en día son armas termonucleares que utilizan el diseño Teller-Ulam.