Az első alamogordói teszt óta eltelt idő alatt több ezer hasadási robbanás robbant fel, amelyek mindegyikében értékes ismereteket szereztek működésük sajátosságairól. Ez a tudás hasonlít a mozaikvászon elemeihez, és kiderült, hogy a „vásznat” korlátozzák a fizika törvényei: a szerelvényben levő neutronok lassításának kinetikája korlátozza a lőszer méretének csökkentését és ereje, valamint a száz kilotonnát jelentősen meghaladó energialeadás elérése lehetetlen a nukleáris fizika és a szubkritikus szféra megengedett méreteinek hidrodinamikai korlátai miatt. De még mindig lehetséges erőteljesebbé tenni a lőszert, ha a hasadással együtt a nukleáris fúziót is működésbe hozzák.
A legnagyobb hidrogén (termonukleáris) bomba a szovjet 50 megatonnás "cári bomba", amelyet 1961. október 30-án robbantottak fel a Novaja Zemlya-szigeten lévő teszthelyen. Nyikita Hruscsov viccelődött, hogy eredetileg egy 100 megatonnás bombát kellett volna felrobbantani, de a töltést csökkentették, hogy Moszkvában ne törjék be az összes üveget. Minden viccben van némi igazság: szerkezetileg a bombát valóban 100 megatonnára tervezték, és ezt a teljesítményt a munkafolyadék egyszerű növelésével lehetett elérni. Biztonsági okokból úgy döntöttek, hogy csökkentik az energialeadást - különben a hulladéklerakó túlságosan megsérülne. A termék olyan nagynak bizonyult, hogy nem fért bele a Tu-95 hordozó repülőgép bombaterébe, és részben kiugrott belőle. A sikeres teszt ellenére a bomba nem állt szolgálatba, mindazonáltal a szuperbomba létrehozása és tesztelése nagy politikai jelentőséggel bírt, ami azt bizonyítja, hogy a Szovjetunió megoldotta a nukleáris arzenál szinte bármilyen megatonna elérésének problémáját.
Hasadás plusz fúzió
A hidrogén nehéz izotópjai szolgálnak a szintézis üzemanyagaként. Amikor a deutérium és a trícium mag egyesül, hélium-4 és neutron keletkezik, az energiahozam ebben az esetben 17,6 MeV, ami többszörösen magasabb, mint a hasadási reakcióban (egységnyi reagensre számítva). Ilyen üzemanyagban normál körülmények között nem fordulhat elő láncreakció, így annak mennyisége nem korlátozódik, ami azt jelenti, hogy a termonukleáris töltés energia leadásának nincs felső határa.
Ahhoz azonban, hogy a fúziós reakció elindulhasson, szükség van arra, hogy a deutérium és a trícium magjait közelebb hozzuk egymáshoz, és ezt a Coulomb -taszító erők akadályozzák. Leküzdésükhöz fel kell gyorsítani a magokat egymás felé, és meg kell nyomni őket. Egy neutroncsőben a sztrippelési reakció során nagy mennyiségű energiát fordítanak az ionok nagyfeszültségű gyorsítására. De ha az üzemanyagot nagyon magas, több millió fokos hőmérsékletre melegíti, és sűrűségét a reakcióhoz szükséges ideig fenntartja, akkor sokkal több energiát szabadít fel, mint amennyi a fűtésre fordítódik. Ennek a reakciómódnak köszönhető, hogy a fegyvereket termonukleárisnak nevezték (az üzemanyag összetétele szerint az ilyen bombákat hidrogénbombáknak is nevezik).