Dự án vũ khí hạt nhân của Liên Xô
Bom nhiệt hạch

Những ý tưởng ban đầu về bom nhiệt hạch là nhờ gián điệp và cả bản thân các nhà vật lý của Liên Xô. Mặc dù hoạt động gián điệp đã giúp ích cho các nghiên cứu của Liên Xô, nhưng các khái niệm bom H thời kỳ đầu của Mỹ có những sai sót đáng kể, vì vậy nó có thể đã làm cản trở, thay vì hỗ trợ, nỗ lực của Liên Xô nhằm đạt được năng lực hạt nhân. Các nhà thiết kế bom nhiệt hạch thời kỳ đầu đã hình dung việc sử dụng bom nguyên tử làm ngòi nổ, nhằm cung cấp đủ nhiệt lượng và áp suất cần thiết để phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lớp chất lỏng deuteri nằm giữa vật liệu phân hạch và chất nổ hóa học xung quanh.
Nhóm nghiên cứu của Andrei Sakharov tại FIAN vào năm 1948 đã đưa ra một khái niệm khác, theo đó, ông thêm một lớp vỏ làm từ uranium tự nhiên không làm giàu xung quanh lớp deuteri, sẽ làm tăng nồng độ của deuteri ở ranh giới uranium-deuterium và tăng công suất nổ của bom hạt nhân, bởi vì uranium tự nhiên sẽ bắt hạt neutron và chính nó phân hạch như một phần của phản ứng nhiệt hạch. Ý tưởng thiết kế bom theo từng lớp phân hạch-hợp hạch-phân hạch nên Sakharov đã gọi thiết kế này là sloika, hay bánh ngọt nhiều lớp. Quả bom đầu tiên của Liên Xô có tên định danh là RDS-6S. Liên Xô có hướng phát triển bom nhiệt hạch khác với người Mỹ. Tại Mỹ, các nhà khoa học bỏ qua thiết kế bom nhiệt hạch một giai đoạn và chuyển sang chế tạo bom nhiệt hạch hai giai đoạn. Thiết kế bom nhiệt hạch RDS-7 tuy tiên tiến hơn nhưng không được phát triển thêm, thay vào đó, Liên Xô lựa chọn bom nhiệt hạch một giai đoạn RDS-6S.
RDS-6S được thử nghiệm ngày 12/8/1953, với tên định danh của phương Tây là "Joe 4". Vụ thử tạo ra công suất nổ 400 kiloton, mạnh hơn khoảng mười lần so với bất kỳ vụ thử nào trước đây của Liên Xô. Vào khoảng thời gian này, Hoa Kỳ cũng đã tiến hành vụ thử nghiệm bom nhiệt hạch đầu tiên của mình Ivy Mike vào ngày 1 tháng 11 năm 1952. Bom hạt nhân Mike lớn hơn khoảng 20 lần so với RDS-6S nên nó không phải là một thiết kế mang tính thực tiễn, không thể mang bằng máy bay ném bom như là RDS-6S.
Sau khi thử nghiệm thành công RDS-6S, Sakharov đã đề xuất việc thiết kế một phiên bản cải tiến mang tên RDS-6SD. Quả bom này được chứng minh là bị lỗi, và nó không được chế tạo cũng như thử nghiệm. Nhóm nghiên cứu của Liên Xô đã nghiên cứu về khái niệm RDS-6T, nhưng nó cũng đã đi vào ngõ cụt.
Năm 1954, Sakharov bắt đầu với ý tưởng thiết kế bom nhiệt hạch hai giai đoạn. Ý tưởng của ông sử dụng cả sóng bức xạ của bom phân hạch, bên cạnh nhiệt độ và áp suất, để tạo ra phản ứng nhiệt hạch, đồng thời song song với khám phá của Ulam và Teller. Không giống như RDS-6S, đặt nhiên liệu nhiệt hạch bên trong khối kích nổ là bom nguyên tử, thiết kế bom nhiệt hạch mới đặt nhiên liệu nhiệt hạch trong một cấu trúc thứ cấp cách bộ kích hoạt bom nguyên tử một khoảng cách nhỏ, nơi nó được nén và đốt cháy bởi Bức xạ tia X từ quả bom nguyên tử. Hội đồng Khoa học-Kỹ thuật viện thiết kế KB-11 đã phê duyệt kế hoạch tiến hành thiết kế vào ngày 24 tháng 12 năm 1954. Các thông số kỹ thuật của loại bom mới được hoàn thành vào ngày 3 tháng 2 năm 1955, và nó được đặt tên là RDS-37.
RDS-37 được thử nghiệm thành công vào ngày 22 tháng 11 năm 1955 với đương lượng nổ 1,6 megaton. Đương lượng nổ lớn hơn gần một trăm lần so với quả bom nguyên tử đầu tiên do Liên Xô thử nghiệm 6 năm trước đó, cho thấy Liên Xô có thể cạnh tranh với Hoa Kỳ về sức mạnh hạt nhân. và thậm chí còn hơn nữa với việc thử bom Tsar bomba.