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최초의 수소폭탄_ 1952년 미국에 의해 아이비 마이크(Ivy Mike)라는 이름으로 최초로 행해진 수소폭탄의 핵실험으로 태평양의 에네웨타크 섬에서 실시되었다. 폭발력은 10.4 MTon으로 히로시마에 투하된 원자폭탄의 800배에 가까운 위력을 가졌다. (출처: Wikimedia Commons) 
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핵융합을 이용한 수소폭탄은 1952년 미국, 1953년 소련에서 개발에 성공하여 실전에 사용되지는 않았지만 수십 차례의 무인도, 지하, 대기권에서 실험하여 그 가공할 만한 위력은 상상을 초월할 정도이다. 수소폭탄(hydrogen bomb)은 아래 그 구조 그림에서 보인 바와 같이 핵융합과정에 필요한 초고온을 만들어 줄 수 있도록 원자폭탄을 그 기폭제로 하고 있다. 수소폭탄은 핵융합에서 고온의 상태로 반응을 일으키기 때문에 열핵폭탄(thermonuclear weapon)이라고 하기도 한다. 수소의 핵융합반응에서는 분열생성물이 생기는 핵분열과 달리 다량의 방사능이 발생되지 않기 때문에 비교적 방사능 오염이 덜하여 깨끗하다고 할 수도 있지만, 실제로는 주위를 $^{238}_{~~92}\mathrm{U}$로 감싸기 때문에 핵융합에서 발생되는 고속의 중성자는 그 $^{238}_{~~92}\mathrm{U}$를 분열시켜 막대한 양의 방사선을 방출한다. (원래 $^{238}_{~~92}\mathrm{U}$은 분열성이 없어서 핵연료로는 사용하지 못한다. 그러나 고속의 중성자를 맞으면 강제로 분열되어 막대한 방사능을 갖는 동위원소가 만들어진다. 이 우라늄은 우라늄광에서 채취하는 천연 우라늄의 99.3%로서 핵분열에 사용되지 않는다) 이 우라늄에서 나오는 막대한 양의 방사선은 인명을 바로 살상하기도 하지만 물질에 흡수되어 방사성 동위원소를 만들고 이들은 각각의 반감기에 따라 다르기는 하지만 길게는 몇백 년 동안 방사선을 방출케 하여 사람을 살 수 없게 한다. 그래서 이를 '더러운' 폭탄이라 한다.
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수소폭탄의 구조_ TNT에 의해 원자폭탄이 폭발하면 백만도까지의 고온이 발생하여 LiD(중수소와 리튬의 화합물로서 액체임)속의 중수소가 핵융합하게 된다. 이때 나오는 고속의 중성자는 주변을 감싸고 있는 U을 인공분열시킨다.
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'핵반응' 단원에서 알아본 핵융합의 여러 과정 중에서 수소폭탄에 관여하는 것을 다음과 같다.
\[
\array{
^1_0\mathrm{n} ~+~ {^6_3\mathrm{Li}} & \longrightarrow & {^{3}_1\mathrm{H}}~+~ {^4_2\mathrm{He}} ~+~ 4.78 \text{MeV}\\
^2_1\mathrm{H} ~+~ {^3_1\mathrm{H}} & \longrightarrow & {^{4}_2\mathrm{He}} ~+~ {^1_0\mathrm{n}} ~+~ 17.59 \text{MeV}
}
\]
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수소폭탄의 핵심 융합과정_수소폭탄 속의 리튬이 핵분열에 의한 중성자에 의해 먼저 삼중수소를 만들고, 이는 중수소와 융합하여 폭발한다. 이렇게 연결된 알짜 반응은 마지막에 표시한 것처럼 중수소와 리튬이 융합하여 두 개의 헬륨이 만들어지는 것으로 볼 수 있다.
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위의 첫째 과정에서의 비록 느린 중성자가 입사하더라도 반응이 잘 일어나며, Q값 4.78MeV의 방출 에너지 중에서 삼중수소가 이의 약 4/7인 2.73MeV의 운동에네지를 가진다. 이는 수백 keV 높이의 중수소-삼중수소의 퍼텐셜 장벽을 넘어서 핵융합를 하기에는 충분하다.
아래의 연속된 그림은 이러한 과정들을 빠르게 거쳐서 최종적으로 중수소와 삼중수소가 융합(D-T 과정)을 하는 수소폭탄의 원리를 보여준다.
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수소폭탄 폭발원리_ LiD를 폭약으로 사용하는 수소폭탄의 단계별 폭발원리를 보여준다. A. 위에 원자폭탄이 아래에 LiD의 폭약 있다. 이를 발포성 폴리에스티렌이 감싸고 있다.. B. 원자폭탄 가장자리의 폭약이 폭발하여 내부의 플루토늄을 압축하여 초임계상태를 만든다. C. 이 과정에서 먼저 나오는 X-선이나 $\gamma$-선이 표면에서 반사되어 아래의 폴리에스티렌을 플라스마 상태로 만든다.. D. 원자폭탄이 완전히 폭발하면서 고온의 상태가 되고, 이울러 중성자가 발생된다. E. 고온의 LiD가 융합하여 강력한 에너지가 방출되며 폭발한다. (출처: Wikimedia Commons)
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 _ 방사성 동위원소_ 퍼텐셜 장벽_ 삼중수소_ 플라스마_ 핵반응_ 방사선_ 핵융합_ 핵분열_ 방사능_ 반감기_ 중성자_ 액체
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