تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام
أشكال التصميم

تم اقتراح عدد من الأشكال الممكنة لتصميم القنبلة، ومنها:
من المقترح أن يكون إما الكابح أو الحاوية مصنوعة من اليورانيوم-238 (اليورانيوم عالي التخصيب) في الغلاف الانشطاري الأخير. كما أن اليورانيوم-235 الأكثر تكلفةً قابل للانشطار أيضًا بنيوترونات سريعة مثل اليورانيوم-238 القياسي، إلا أن فعاليته الانشطارية أعلى من اليورانيوم الطبيعي والذي يتكون بالكامل تقريبًا من اليورانيوم-238. ومن ثم فمن المتوقع أن يؤدي استخدام غلاف انشطاري أخير من اليورانيوم-235 إلى زيادة نتاج قنبلة تيلر-أولام عن أية قنبلة ذات غلاف من اليورانيوم-238 (اليورانيوم المنضب) أو اليورانيوم الطبيعي.
توجد بنى داخلية إضافية في بعض الأوصاف لحماية المرحلة الثانوية من استقبال كميات مفرطة من النيوترونات من المرحلة الأولية.
قد يكون الجزء الداخلي من الحاوية، أو لا يكون، مصممًا لـ"عكس" الأشعة السينية. وتختلف عملية "عكس" الأشعة السينية عن عملية عكس الضوء عبر المرآة، حيث يتم تسخين المادة العاكسة بفعل الأشعة السينية، مما يجعل المادة نفسها تبعث أشعة سينية تنتقل بعد ذلك إلى المرحلة الثانوية.
هناك شكلان يتميزان بالخصوصية وسيتم تناولهما بالمناقشة في قسم تالٍ: القنبلة القائمة على الديوتيريوم المسال المبرد تبريدًا عميقًا والمستخدمة في تجربة أيفي مايك، والتصميم المفترض للرأس الحربي النووي دبليو88 (W88) - وهو إصدار مصغر من تكوين القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام على شكل صاروخ ذي حامل راجع متعدد الرؤوس مستقل الاستهداف (MIRV) مزود بمرحلة أولية متطاولة (بيضاوية أو كروية الشكل) ومرحلة ثانوية بيضاوية الشكل.
يبدو أن معظم القنابل لا تشتمل على "مرحلة" ثالثة - أي مرحلة (مراحل) ضغط ثالثة والتي تكون مراحل اندماجية إضافية تنضغط بواسطة مرحلة اندماجية سابقة (لا يعد انشطار الطبقة الأخيرة من اليورانيوم، الذي يوفر حوالي نصف النتاج في القنابل الكبيرة، "مرحلة" بهذا المصطلح).
وقد اختبرت الولايات المتحدة قنابل مكونة من ثلاث مراحل في العديد من التفجيرات (انظر أوبريشن ريد ويند (Operation Redwing))، ولكن من المعتقد أن تكون قد استخدمت ميدانيًا نموذجًا واحدًا فقط مكونًا من ثلاث مراحل، أي قنبلة تتكون من مرحلة انشطارية تعقبها مرحلة اندماجية تؤدي في النهاية إلى ضغط مرحلة أخرى اندماجية. وكان هذا التصميم الأمريكي هو القنبلة النووية بي41 (B41 nuclear bomb) الثقيلة شديدة الفعالية (أي نتاج السلاح النووي لكل وحدة من وزن القنبلة) والتي تبلغ قوتها 25 ميجا طن. أما بالنسبة لـالاتحاد السوفيتي فمن المعتقد أن يكون قد استخدم مراحل متعددة (تتضمن أكثر من سلسلة من المراحل الاندماجية الثالثة) في قنبلة القيصر (Tsar Bomba) التي تبلغ قوتها 50 ميجا طن (100 ميجا طن في الاستخدام المزمع) (ولكن كما هو الحال مع القنابل الأخرى، كان من الممكن استبدال الغلاف القابل للانشطار بالرصاص في هذه القنبلة، وقد تم بالفعل استبداله في هذه القنبلة للتوضيح). وفي حالة تصنيع أية قنابل هيدروجينية من تكوينات خلاف تلك التي تستند إلى تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام، لم تكن حقيقتها معروفة للعامة. (أحد الاستثناءات المحتملة لذلك هو تصميم السوفيتي الأولي للقنبلة سلويكا (Sloika)).
يعتمد تكوين تصميم القنبلة الهيدروجينية تيلر-أولام في جوهره على وقوع حالتين على الأقل من الانفجار الداخلي: أولاً، تقوم المواد المتفجرة (الكيميائية) التقليدية في المرحلة الأولية بضغط النواة القابلة للانشطار، مما يتسبب في انفجار انشطاري أقوى عدة مرات من الانفجار الذي تحققه المواد المتفجرة الكيميائية وحدها (المرحلة الأولى). ثانيًا، يتم استخدام الإشعاع المنبعث من الانشطار في المرحلة الأولية في ضغط المرحلة الثانوية الاندماجية وإشعالها، مما يتسبب في انفجار اندماجي أقوى عدة مرات من الانفجار الانشطاري وحده. ويمكن أن تستمر سلسلة الضغط هذه لعدد اختياري من المراحل الانشطارية الثالثة. وأخيرًا، تنتهي القنابل الفعالة (ولكن ليست القنابل التي يطلق عليها القنابل النيوترونية) بانشطار الكابح الأخير المصنوع من اليورانيوم الطبيعي، وهو ما لا يمكن تحقيقه في العادة دون التدفق النيوتروني الذي توفره التفاعلات الاندماجية في المراحل الثانوية أو الثالثة. ويمكن التوسع في تصميمات القنابل هذه لتصل إلى أي قدر اختياري من القوة (مع إضافة أي عدد مطلوب من المراحل الاندماجية)، ومن الممكن أن تصل إلى مستوى "قنبلة الهلاك (يوم القيامة)" (doomsday device). إلا أن مثل هذه القنابل لا تزيد قوتها في العادة عن اثني عشر ميجا طن، والتي تعتبر بوجه عام كافية لتدمير أصعب الأهداف العملية وأكثرها تحصينًا (على سبيل المثال، منشأة تحكم مثل مركز عمليات جبل شايان (Cheyenne Mountain). وحتى هذه القنابل الكبيرة قد تم استبدالها بقنابل نووية خارقة للمخابئ المحصنة (bunker buster) ذات نتاج أصغر، انظر أيضًا القنبلة النووية الخارقة للمخابئ المحصنة.
كما تناولنا بالمناقشة أعلاه، بالنسبة لتدمير المدن والأهداف غير المحصنة، فإن تقسيم كتلة حمولة صاروخ واحد إلى قنابل أصغر ذات حامل راجع متعددة الرؤوس مستقلة الاستهداف (MIRV)، لنشر طاقة الانفجارات في منطقة "دائرية" على شكل فطيرة، يعد أكثر فعالية من حيث حجم تدمير المنطقة لكل وحدة من طاقة القنبلة. وينطبق ذلك أيضًا على القنابل الفردية التي يحملها صاروخ جوال أو أي نظام آخر مثل قاذفة القنابل، مما أدى إلى أن يكون نتاج معظم الرؤوس الحربية المستخدمة في العمليات في برنامج الولايات المتحدة أقل من 500 كيلو طن.