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三磷化氢
拓展阅读

Budnikova, Yu. G.; Tazeev, D. I.; Kafiyatullina, A. G.; Yakhvarov, D. G.; Morozov, V. I.; Gusarova, N. K.; Trofimov, B. A.; Sinyashin, O. G. . Russian Chemical Bulletin (Springer Science and Business Media LLC). 2005, 54 (4): 942–947. ISSN 1066-5285. doi:10.1007/s11172-005-0338-9.
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核武器

核子武器，簡稱核武，乃一种爆炸装置，屬於大規模殺傷性武器，也是人類至今製造的威力最大的一種武器。其能量是來自原子中核子間的核結合能（主要是强相互作用力），由核反应所釋放。不同于能量來自化學能的常规武器，核武器依靠核反应释放的核能对目标起到破坏作用，同等質量下，核反應產生的能量比化學反應高數百萬倍。
現時的核子武器可大致分為威力較弱的裂变炸弹（原子弹）和威力較強的熱核炸弹（氢弹），裂变炸弹的威力主要來自核裂变鏈式反應，以引爆高能化學品炸藥的方式，壓縮原本處於次臨界的可裂變物質，使其在化學品炸藥爆炸的瞬間達到「超臨界」，從而引發鏈式裂變反應，如果鏈式反應觸發多個分裂反應同時發生，便會激發核爆炸。但是由於在核爆炸的瞬間，鏈式裂變反應往往還沒能趕得及百分百完成，這些可裂變物質就解體了，碎片化的可裂變物質又重新低於臨界質量，中子從空隙中逃逸，鏈式反應中止，因此這類型核武的效率很低。例如胖子原子彈的效率只有17％，而小男孩原子彈的效率就只有1.4％。而熱核炸弹的威力則來自核裂变和核聚变这两者的多级串联组合。熱核炸弹的氘氚聚變反應能釋放出大量高能中子流，這些高能中子會加劇可裂變物質的鏈式裂變反應，將炸彈燃料的利用率大幅提高。以往一些裂变炸弹設计也會在能維持核分裂鏈式反應的材料（例如鈽-239）制成的炸彈核心的空心位置充入氚氣，作為一種助力劑，利用氚在炸彈爆炸時發生的核融合反應產生的高能中子，使不能維持核分裂鏈式反應的鈾-238干涉層進行核分裂，增加炸彈威力，稱為「加強型分裂炸彈」。現時的熱核炸弹設計可笼統地分為亁浄型和肮脏型，亁浄型熱核炸弹大部分的爆炸能量來自核聚變，而肮脏型熱核炸弹大部分的爆炸能量則來自核裂變，這是由於大多數核裂變會造成大量放射性物質污染，而氘氚核融合不會。不論是乾淨型或肮脏型的熱核炸弹，兩款炸彈設計的爆炸威力可以是同樣巨大。
核武器的發明建基於二十世紀初科學界對各種原子的內部結構及反應機理的研究成果，歷史上的第一個核子武器是一种内爆式钚裂变炸弹，名為「小工具」，它在1945年7月16日在美國阿拉莫戈多試驗場被引爆，是第二次世界大戰時美國的核武器研發計劃——曼哈頓計畫——的其中一環。同年美国在日本的广岛，长崎分别投放了一颗核弹，这也是世界上唯二的核武器实战应用。另一種威力更強的核子武器——熱核炸弹——在戰後的1951年5月在太平洋上的恩尼威托克岛试验场首次被引爆，爆炸威力大大超过裂变炸弹。熱核炸弹至今也是世界最大威力的炸彈類型，其威力可達到同等質量的化學品炸藥的數千萬倍以上。熱核炸弹後來由前蘇聯實用化，使用了固體炸彈燃料，體積因此大幅縮小，蘇聯製造的AN602氫彈是目前人類所引爆過的最大當量的炸彈。
理論上核子爆炸装置和化學品炸藥一樣没有爆炸威力上限，能投入的炸彈燃料的量越多，威力就越大，然而其質能轉換效率較構想中的反物質武器低。宇宙中和核武器的熱核爆炸原理上相似的自然現象是超新星，例如白矮星的爆炸是由於觸發了失控的碳聚變。
雖然核子武器的原理是公開的，但各種核相關的原材料、特種材料、設計、制造設備、儲存地點，以及各項核武關鍵技術，仍然作為各擁核國家的國家最高機密列入出口管制、禁止轉讓或提供情報。掌握核子武器制造技術或情報的個人或團體的活動，都會受到許多國家和國際原子能機構的嚴密監視。
現況

参见：核武器拥有国列表
1991年12月，蘇聯的解體使自五十年代冷戰開始以來緊張的國際形勢續漸緩和下來，核子大國陸續停止各自的核武試驗。前蘇聯於1990年10月24日進行最後一次核爆炸试驗。蘇聯於1991年解體後，前成員國全部聲稱沒有在進行或已經進行任何核爆炸试驗。英國於1991年11月26日進行最後一次核爆炸試驗。美國在1992年9月進行最後一次核爆炸試驗，以後便停止了核试，然而其基础核测试仍然在進行，於2012年12月7日便在内华达试验场测试處於亚临界状态的钚的性质。法國於1996年1月27日進行最後一次核爆炸試驗。中華人民共和國在1980年10月16日進行最後一次大氣核爆炸，並於1986年3月21日宣布不再進行大氣層核試驗，但各類型地下核試仍在進行，至1996年7月29日最後一次地下核爆炸試驗後停止核试。印度最後一次核爆炸試驗是在1998年5月13日。
目前有八個公開宣稱擁有核武器（不論是原子彈或是氫彈）的國家，分別是美国、俄羅斯、英国、中华人民共和国、法国、巴基斯坦、印度、朝鮮民主主義人民共和國，前五個也是聯合國安全理事會的常任理事國。美國、俄羅斯（前蘇聯）、英國、中国、法国五國已完成氫彈試驗。
除此之外，以色列也被部分人認為擁有核武，另外白俄羅斯、烏克蘭與南非因和平原因放棄其核武，屬於曾經擁有核武的國家。朝鮮民主主義人民共和國已於2006年核試驗成功，利比亞卡紮菲迫於美軍壓力已宣布放棄核武計劃，伊朗革命衛隊稱在俄、朝提供核彈頭所需鈈的協助下核武研發成功。
國際原子能機構總幹事埃爾巴拉迪稱“有30個國家擁有迅速生產核武器的能力”，他所指的“迅速”是在三個月內就可以擁有核武器，這已經接近全世界國家總數的1/6了。而且具有生產核武器能力的國家恐怕最少應該在50個國家以上，巴拉迪同時指出聯合國每年的1.5億美元用於防止核子武器擴散的開銷費用，根本不能有效阻止現在越來越多的國家擁有大規模殺傷性武器來實現自衛的潮流，核武器也可能會流入恐怖主義組織的手中。
發展史

参见：核武器發展史
瀝青鈾礦（圖左）是最常用來提取鈾的礦石。自然界中的鈾以三種同位素的形式存在：鈾-238（99.2739至99.2752%）、鈾-235（0.7198至0.7202%）、和微量的鈾-234（0.0050至0.0059%），其中只有鈾-235能夠進行核分裂，是核子武器的重要材料。另一種核武器材料鈽（圖右）最初是在迴旋加速器以重氫撞擊鈾-238取得（該撞擊得出的錼-238經過2.117天的β衰變後會形成鈽-238），後來鈽元素則在核子反應爐（X-10石墨反應爐）中大規模生產，以正在進行核分裂的鈾-235所䆁放出的中子碰撞鈾-238得出鈾-239，經過兩次分别維期23.5分鐘和2.3565天的β衰變後，最終形成鈽-239，這些鈽-239產品再要以化學分離方法從反應堆中的鈾中分離出來，才能裝填在炸彈內。一公斤鈽-239核分裂能產生等同於兩萬一千噸TNT的能量，是鈽彈威力的主要來源。在生產鈽-239時會產生雜質鈽-240，一般而言鈽-240的含量比例要低於7%，才能作為核武器的材料。圖右是電解法精煉的武器級鈽環狀物。環狀物重5.3公斤，直徑約11公分，足夠製作一枚核彈。它的形狀有助於維繫臨界安全。
發展史 > 後冷戰時代

1991年12月，蘇聯的解體使自1950年代冷戰開始以來緊張的國際形勢續漸緩和下來，核子大國陸續停止各自的核武試驗。1992年，中国簽署《核不擴散條約》。同年法國也簽署《核不擴散條約》。全世界大多數國家都陸續簽署《核不擴散條約》。
蘇聯於1990年10月24日進行最後一次核爆炸试驗。蘇聯於1991年底解體後，前成員國全部聲稱沒有在進行或已經進行任何核爆炸试驗。英國於1991年11月26日進行最後一次核爆炸試驗。美國在1992年9月進行最後一次核爆炸試驗，以後便停止了核试，然而其基础核测试仍然在進行，於2012年12月7日便在内华达试验场测试處於亚临界状态的钚的性质。法國於1996年1月27日進行最後一次核爆炸試驗。中華人民共和國在1980年10月16日進行最後一次大氣核爆炸，並於1986年3月21日宣布不再進行大氣層核試驗，但各類型地下核試仍在進行，在1996年7月29日最後一次地下核爆炸試驗後才停止了核试。1996年，中华人民共和国签署《全面禁止核试验条约》。
巴基斯坦於1998年5月28日首次公開进行核试验，名為「賈蓋-I」，作為對印度於同月11日至13日進行的波卡蘭-II核试验的回應。事件使聯合國安全理事會通過第1172號決議譴責核试验，並要求兩國不要參與進一步的測試。此外，不少大國執行對巴基斯坦的制裁，例如美國和日本。此次行動是印度最後一次核試。巴基斯坦核專家阿卜杜勒·卡迪爾·汗已經對外承認了自己向北韓、利比亞和伊朗三個國家出售核武關鍵技術。
2003年，利比亞領導人卡紮菲迫於美軍壓力宣布放棄核武計劃。
朝鮮民主主義人民共和國在2003年退出了《核不擴散條約》。2006年10月9日，朝鲜政府发表公告称成功进行核试验。。2007年1月6日，朝鲜政府进一步证实拥有核武器2009年4月，有报告称朝鲜已成为“完全核国家”，并得到国际原子能机构总干事穆罕默德·巴拉迪的赞同。2009年5月25日，朝鲜进行了另一次核试验，据信产生了里氏4.7级的地震。虽然没有试验位置的官方消息，但是据信试验是在朝鲜东北部首次核试验所在地吉州郡万塔山。估计朝鲜共拥有六枚核武器，但是其军用目的的铀浓缩计划可以将核武器数量在2015年以前增加至15枚。2013年2月11日，美国地质调查局监测到里氏5.1级地震波，据信为第三次地下核试验。朝鲜官方报道称此次核试验十分成功，弹头更小，但比以前的核武器威力更大，不过没有提到具体的当量。韩国方面估计其当量约为6至7千吨，但专家指出5.1级地震当量应该为20千吨。同年，伊朗革命衛隊稱在俄、朝提供核彈頭所需鈈的協助下核武研發成功。
2016年1月6日朝鮮民主主義人民共和國引爆一枚核裝置，外界探測當量與前幾次相同，朝鮮當局宣稱是氫彈爆炸。2017年9月3日朝鮮發生規模6.3強烈地震，震源深度零公里，地震地點就在朝鮮核子試驗場所在地豐溪里。朝鮮宣稱成功試爆可安裝在洲際飛彈上的氫彈。
2023年3月，非政府组织挪威人民援助（英语：）表示，全球或明或暗拥有核武的9个国家，2023年共有9576枚可随时发射的核弹头。
原理

参见：核物理和核化學
原理 > 核反應

条目：核反應和核連鎖反應
核裂变将重原子核分裂为轻一些的原子核，而核聚变则是将轻的原子核聚在一起形成更重的原子核。从某种意义上说，裂变和聚变是相反的又互补的两种反应。下面的解释使用了近似的数字。
原理 > 核反應 > 核裂变

条目：核裂变
当一个自由中子击中了一个可能会发生裂变的原子核，例如 235铀 时，铀原子核会分裂成两个较小的原子核，称为裂变碎块，同时产生更多的中子。裂变可以自己维持，就是因为它能产生越来越多的能够触发新的裂变的中子。
铀-235的分裂方式可能有几十种，但是不论是哪种分裂方式，分裂产物的原子量加起来都是236，即铀原子核和自由中子的重子数之和（重子数守恒），例如，如下的核反应方程表示铀-235的原子核分裂为锶-95原子核，氙-139原子核，和两个中子，同时释放出能量：
反应中释放了180百万电子伏特的能量，其中90%的能量为分裂后的原子核的动能。由于生成的两个原子核带有正电荷，两个原子核将被强力推开，初始的动能可以达到67TJ/kg，也就是12000千米每秒。由于裂变碎块带有正电荷，他们会与周围的原子核产生了大量的非弹性碰撞，于是这些碎块仍然留在了核装药中，直到他们的能量转化为了X射线热量。在核爆中，这个过程大约仅仅持续1微秒。而X射线的能量将转化为冲击波和高温，形成核武器通常的主要危害。
在裂变反应慢下来以后，裂变材料的放射性仍然存在。由于新生成的元素中含有大量的中子，他们将通过β衰变转换成为新的原子核。在这个过程中，中子通过释放一个电子和γ射线转化为质子。每一个裂变产物的原子核都会衰变1到六次，平均为3次，可以产生大量不同元素的同位素，有些稳定，有些有放射性，有些半衰期甚至长达20万年。在反应堆中，这些放射性产物为用过的核燃料中的核废料。而在核武器中，这些放射性产物将产生放射性尘埃。
同时，在爆炸时的核弹内部，裂变所释放出来的中子会撞击临近的铀原子核并使它们也发生裂变。这样发生裂变的原子数量以指数的速度上升（这也就是所谓的链式反应）。在短短的一微秒内，发生裂变的原子数就可以翻上一百番，也就是将会有数吨的铀原子发生裂变。但是实际上，核弹中的装药不会有这么多，而且在核装药被炸开之前，通常只有数千克的铀发生了裂变反应。核武器设计中的一个关键难题就是如何保证核装药能够保持尽可能长的时间不被炸散。核裂变所释放出来的热量会使铀发生膨胀，使得铀原子的距离变远。这样裂变所释放出来的中子在触发新的裂变之前就飞出核装药的可能性就会大大增加，甚至会导致链式反应停止。
核武器中通常使用的两种裂变物为铀-235和钚-239，它们都是能够通过链式反应来维持裂变的物质，被称为可裂变物质。铀元素最常见的同位素铀-238也可以发生裂变，但是不能直接作为核弹的裂变物。由于铀-238在裂变反应中所释放出来的中子的能量不够，不足以触发新的裂变，因而无法维持链式反应。然而它的裂变仍然可以释放巨大的能量。通常可以使用聚变源所释放的中子使其发生裂变。铀-238在裂变中释放的能量是二阶段热核武器释放的能量的主要来源。
原理 > 核反應 > 核聚变

条目：核聚变
由于聚变所释放出来的能量不足以维持高温高压的聚变环境，它一般无法形成链式反应。它产生的中子通常会带走绝大部分的能量。在核武器中，通常使用的聚变反应被称为D-T反应。在高温高压的环境下，氢的两种同位素氘（D）和氚（T）会形成一个氦核与一个中子，同时释放出能量：
注意，反应中释放出的总能量仅仅是裂变反应的十分之一。但是由于反应物的质量仅仅是裂变反应的十五分之一，单位质量的聚变物质释放出来的能量更为巨大。一千克氘聚变释放出来的能量等於4千克鈾-235的裂變。然而由于主要的能量都被中子所带走，而中子又不带有电荷、质量又与氘氚原子核差距不大，它所带有的能量不会被用来维持聚变反应，也不会产生能够引起冲击波和火焰的X射线。为了利用聚变所释放的能量，在实践中需要将中子源用重金属包围起来，比如铅、铀、钚等等。如果14百万电子伏特的中子被铀原子核（238或235）捕获，将会引发铀原子核的裂变反应，同时释放出180百万电子伏特的能量，能量增加了十几倍。
因此，通常裂变被用来引发聚变，帮助维持聚变，并增大聚变产生的中子携带的能量。注意在中子弹中，我们不需要使用裂变来增加释放能量，这是因为中子弹释放的中子就是我们需要的目标。
原理 > 核反應 > 生产氚的核反应

第三个需要介绍的核反应可以用来制造氚，因此同样非常重要。氚是使用了聚变的核武器的核心，并且也是核武器中最贵重的部分。氚，也被称为氢-3，包含一个质子和两个中子。自然界中的氚一般是宇宙射线中的高能中子击中了氘原子核，氘核于中子结合生成氚核。而在人工制造的过程中，一般通过用一个中子轰击锂-6原子核，从而产生一个氦-4原子核于一个氚原子核，同时释放出能量，
中子由一个核反应堆提供。工业化的将锂-6转为氚的过程于将铀-238转化为钚-239的过程非常相似。在这两个转化过程中，反应物质都放置在一个核反应堆，经过一段时间取出进行处理。在20世纪50年代，核反应堆的容量有限，生产氚和生产钚互为竞争关系。核武器中使用的每一个氚原子都是本应用来生产钚原子的。一个钚原子裂变释放出的能量是一个氚原子聚变所释放出的能量的十倍，因此仅当氚可以补偿生产氚时所浪费的能量的时候，亦即可以触发更多的裂变时，才会在核武器中使用氚，也就是在聚变增强弹中。
然而，一个爆炸的核弹就是一个核反应堆。上面所说的过程可以在二阶段热核武器的第二阶段中同时发生，于是也就在设备爆炸的同时提供了聚变所需要的氚。
在所有这三种类型的核武器中，纯裂变核弹仅使用了第一个核反应，第二个，聚变增强弹使用了前两个，而第三个，二阶段热核武器使用了所有的三个核反应。
原理 > 臨界質量

条目：臨界質量
臨界質量是維持自持或發散的鏈式裂變反應所需要的裂變材料的最小質量。剛好可以產生鏈式裂變反應的組合，稱為已達臨界點。如果減少裂變材料的質量，核裂變的速率會隨時間減少，稱為「次臨界」。處於次臨界的裂變材料不能維持鏈式裂變反應，因為原子間的夾縫太大，中子會從空隙中逃逸。如果增加裂變材料的質量，核裂變的速率會以指數增長，稱為「超臨界」。處於超臨界的裂變材料能產生鏈式裂變反應，但因原子間的距離仍然很大，中子行程較遠，裂變反應間隔時間因而被延長，這時核燃料只會緩慢燃燒，而不會引發核爆炸。如果鏈式反應觸發多個裂變反應同時發生，稱為「即發臨界」，是超臨界的一種。處於即發臨界的組合便會產生核爆炸。內爆式原子彈設計有兩個處於次臨界的同心空心球，內爆將把它們原有的密度至少擠壓得增加一倍，縮短了裂變中子在原子核之間穿行的距離，從而達至即發臨界。
裂變材料的臨界質量取決於材料的成分，如種類、富集度，諸材料的幾何排列、系統的形狀、慢化劑的性質、有否中子反射體，以及反射體的材料及其厚度等，也與臨界質量有關。臨界質量反射層通過反射使中子返回裂變物質中，便能減小臨界質量，並且增加系統的慣性，延長它停留在超臨界狀態的時間。但由於反射中子的行程較長，這使各次裂變反應的間隔時間被延長。中子亦會因在反射層中非彈性散射而造成能量損失，效益因而減弱。因此，要計算反射材料對降低臨界質量的效益，便要考慮反射材料的吸收藏面和散射截面。
臨界體積可以通過方程求出。在鏈式裂變反應進行時，中子的擴散滿足擴散方程，中子的密度下降，同時中子的密度卻會因鏈式反應不斷增加，密度的增加速度是正比於中子的濃度，中子越多則中子密度的增加就越快。因此，在中子的擴散與增殖的此消彼長作用下，物質就會有一個臨界體積，當物質體積大於臨界體積的時候，中子濃度會隨著時間指數增加，引發核爆炸。能夠以最少的物料到達臨界質量的形狀是球形。如果在四周加以中子反射物料，臨界質量可以更少。有中子反射的球形鈾-235臨界點為15公斤左右。钚則為10公斤左右。
各種可行的炸彈裝填物

参见：可裂变物质和中子反射物料
各種可行的炸彈裝填物 > 源材料及特種可裂變材料

核分裂的鏈式反應只有特定符合條件的物質才能維持，這些符合條件的物質稱為「可裂变物质」。可裂變物質一般都能夠成為核子武器中構成核分裂反應部份的裝填物，例如鈾-232、鈾-233、鈾-235、鈽-239、鈽-241、鋦-242和鋦-248之間的同位素、鋦-250、鉲-249、鉲-251、鋂-242等等。一公斤鈽-239核分裂能產生等同於兩萬一千噸TNT的能量，是鈽彈威力的主要來源。在生產鈽-239時會產生雜質鈽-240，一般而言鈽-240的含量比例要低於7%，才能作為核子武器的源材料。鈾-233可以進行鏈式裂變反應。美國曾在1955年試驗了一枚鈾-233測試彈。他們總結鈾-233核彈是非常強力的武器，但是與同時的鈾鈽核彈相比，它只有少量的可持續技術優勢，特別是純同位素鈾-233難以取得。鋂-242m1的熱中子吸收截面最大，為5,700靶恩，因此維持核連鎖反應所需的臨界質量很低。裸露的鋂-242m1球體臨界質量大約為9至14公斤（不確定性是由於缺乏有關其物質特性的數據）。加上中子反射体後，臨界質量可降至3至5公斤，如果使用水反射体則更低。這樣小的臨界質量有助於製造手提核武器，但由於鋂-242m1的稀少和昂貴，故未能實現。
在武器控制的条约中，特别是禁止生产核武器用裂变物质条约的提案中，可裂变物质通常用来指主要用于核武器中的可裂变物质。这些物质可以维持有爆炸性的裂变链式反应。符合这个定义但不符合通常核物理中定义的物质是镎-237。
一些可行的核聚變燃料及聚變形式包括：
氘氚聚变（聚变臨界温度為大約1.0×108 K）
氖聚变（聚变臨界温度和密度分別為大約1.2×109 K和4×109公斤/米3）
氦聚變
碳聚變（聚变臨界温度和密度分別為大約6×108 K和2×108公斤/米3）
氫硼融合
氘化鋰-6是熱核武器中的重要核聚變燃料。二階段熱核武器中，第一階段的裂变弹在爆炸時釋放的中子會轟擊鋰-6原子核，從而產生一個氦-4原子核和一個氚原子核，同時釋放出能量。這時氚和氘會進行核融合，進一步釋放能量。氘氚核融合釋放的快中子會進一步激發铀-238的裂变，釋放更多能量，大幅增加炸弹威力。二階段熱核武器中的裝填物氘化鋰一般是氘化鋰-6和氘化鋰-7的混合物，其中只有氘化鋰-6中的鋰-6能夠轉化為氚，然而氘化鋰-7能够在核爆中的高溫高壓轉化成氘化鋰-6，從而成為炸彈燃料。
各種可行的炸彈裝填物 > 源材料及特種可裂變材料 > 有關武器級鈾濃度的誤解

雖然只有當铀235含量超过90%才會被称为「武器级浓缩铀」，然而铀235含量只達到10%左右的浓缩铀，只要配合適當的中子源及中子反射體，仍足夠達至即發臨界，引發核爆炸。而要使核爆炸成为可能，至少需要使铀235的浓度达到7%。
各種可行的炸彈裝填物 > 中子反射體

在一些氫彈設計中，鈹製薄板或薄片會被用作包裹鈈核的中子反射層，因為它有助降低臨界質量。不能維持核分裂鏈式反應的鈾-238也能夠被用於構成炸彈內的中子反射層，其他合適材料還有碳化鎢等高密度的中子反射體。在裂變彈中，以鈽-239制成的炸彈核心的空心位置通常會充入氚氣，氚氣會在爆炸時的高溫高壓下進行核融合，氘氚核融合反應產生的快中子的能量達到14.1百萬電子伏特，可以很有效的使鈾-238和其它不是可分裂物質的超鈾元素發生分裂。此時，以鈾-238構成的中子反射層也會進行核分裂，增加炸彈威力。
各種可行的炸彈裝填物 > 中子源

鉲-252為強中子放射源，能夠用於核武的點火裝置。
制作流程

本章節簡要説明鈾彈的其中一種可能的制作流程。
開採
將硝酸注入铀矿阵列井，產生硝酸鈾醯溶液，然後将硝酸鈾醯溶液原地提取出来。
萃取純化
硝酸鈾醯溶液在地面工厂萃取純化。
轉化（濃縮前）
使純化後的硝酸鈾醯與氨反應，生成重鈾酸銨。
重鈾酸銨加熱至260℃時會分解成三氧化鈾。
三氧化鈾加氫還原得到二氧化鈾。
二氧化鈾與氫氟酸反應生成四氟化鈾。
四氟化鈾與氟進行氧化反應產生六氟化鈾。
鈾濃縮
使用氣體擴散法將六氟化鈾濃縮。氣體擴散法的主要技術組件是一層以耐六氟化鈾腐蝕材料製成的多孔氣體擴散薄膜或管狀膜（此為關鍵技術）
轉化（濃縮後）
用氫还原將六氟化鈾轉化成四氟化鈾。
用大批量的镁或小批量的钙还原四氟化鈾來实现從四氟化鈾到金屬鈾的轉化。还原反应一般在高于铀熔点（1130攝氏度）的溫度下进行。
切割
使用专门设计的金属切割机，將金屬鈾切割成理想形狀。（此為關鍵技術）
組裝
各項生產技術 > 開採技術

铀的沉积物如沥青铀矿，可以用地质手段勘探发现。这些矿石经过抽样化验以评估能够以合适的成本从矿物中提取的铀的数量。铀储量指的就是能够在指定的成本下开采出来的矿石数量。現時在铀市场中出售的铀精矿一般是八氧化三鈾。
铀矿石可以通过常规的开采手段通过露天或者地下的方式开采。美国的铀矿石通常含有0.05到0.3%的八氧化三鈾。其他国家发现的铀沉积物可能品位更高，储量也比美国的大。某些铀矿的铀含量也可能非常低，仅百万分之50至百万分之200。通过合适的技术，这些含量很低的铀矿也有开采价值。
浸取：最常見的鈾礦開採方法。这种技术首先通过规则排列的阵列井将铀矿石原地提取出来，随后通过地面工厂将铀萃取出来。
常規開採：傳統的礦石開採方法，使用磨機將礦石磨成顆粒。
海水回收：從海水中提取鈾。每升海水含有3.3微克的鈾。
各項生產技術 > 同位素分離技術

条目：同位素分離
同位素分離是核武器材料製造的關鍵技術。铀同位素需要被分离以提供浓缩铀作为核反应堆的燃料或者用于核武器中氢同位素需要被分离以提供重水作为核反应堆中的中子减速剂锂-6需要被提纯以应用于热核武器中。
氣體擴散法：從六氟化鈾氣體中提取濃縮鈾（鈾-235含量較高的鈾材料）
氣體離心法：從六氟化鈾氣體中提取濃縮鈾
喷嘴型同位素分离
涡流型同位素分离
早期質譜分離法：一種早期的鈾濃縮方法，從溴化鈾中提取極微量的濃縮鈾。
電磁同位素分離法：從四氯化鈾中提取濃縮鈾
激光分離法
分子激光同位素分離（MLIS）
浓缩铀：用具有特定能量的激光束射击氯化鈾，把鈾-235與氯之間的分子鍵斷開，但保留鈾-238與氯間的鍵合。鈾-235便能以金屬態從溶液中沉澱分離出來。另外也可以用红外激光来照射六氟化铀气体，并将那些包含有铀-235原子核的分子激发。第二个激光可以将一个氟原子从被激发的分子中释放出来，形成五氟化铀，而这种物质可以从气体中沉淀出来。由于这种方法的产物五氟化铀必须重新被氟化成六氟化铀才能进行下一级提纯，这种方法很难以被多极化。这种方法如今正在被改进，以使得仅仅通过一级就可以将铀-235的浓度提升至95%。这个方法目前仍无法工业化。
原子蒸氣激光同位素分離（AVLIS）
浓缩铀：用可調激光器射击氯化鈾，分離鈾-235。激光被调整为某一个适当的波长使得核原料中仅仅某一中同位素可以被激发和电离。同位素对光的共振吸收与原子核的质量和某种电子与原子核间超精细作用有关，因此可以通过精确调节激光的波长使其仅与某种特定的同位素发生作用。原子核电离以后，它可以通过施加一个外加的电场从样品中移除。與其它方法相比，这种方法更容易被隐藏，因此在核扩散领域内引起广泛关注。这种方法中使用的可调谐激光，包括染料激光和激光二极管。
激光激發同位素分離（SILEX）：第三代的激光同位素分離技术。由澳大利亚的西勒克斯系统公司（Silex Systems）开发。
浓缩铀：使用六氟化铀作为原料，在同位素被电离以后使用磁场将其分离出去。
同位素選擇性活化的化學反應同位素分離（CRISLA）
各項生產技術 > 輻照核燃料后处理技术

条目：核燃料再處理和再處理鈾
輻照核燃料后处理技术是指把經輻照後的核燃料中的鈈和鈾，從強放射性裂變產物及其他超鈾元素中分離出來的技術工藝。
各項生產技術 > 輻照核燃料后处理技术 > 分離技術

有機溶劑水相萃取
鈈鈾萃取法（普雷克斯過程）：目前的標準輻照核燃料後處理技術。將輻照燃料溶解在硝酸中，接著通過利用磷酸三丁酯與一種有機稀釋劑的混合劑的溶劑萃取法分離鈽和鈾和分裂產物。鈽元素通常是在核子反應爐中生產，以正在進行核分裂的鈾-235所䆁放出的中子碰撞鈾-238得出鈾-239，經過兩次分別維期23.5分鐘和2.3565天的β衰變後，最終形成鈽-239。此時這些鈽產品和其他超鈾元素混合在一起，要通過普雷克斯流程從反應爐中的鈾中分離出來，才能裝填在炸彈內。鈾-233亦能以相似的方式製作，釷-232在吸收中子後會轉化為鈾-233。
鈾萃取法
超鈾元素萃取法
二酰胺萃取法
選擇性錒系元素萃取法
通用萃取法
電化學方法
焦化處理法：焦化處理是許多高溫再處理方法的總稱。這些方法也使用溶劑。但與水相萃取不同，本法的溶劑一般是熔鹽，比如氯化鋰-氯化鉀混合鹽或者氟化鋰-氯化鈣混合物；也可以是熔融金屬，諸如鎘、鉍和鎂。工藝中一般會用到電解精煉、蒸餾以及溶劑萃取步驟。焦化處理方法目前應用不多。美國阿貢國家實驗室等研究機構一直在開展這方面的研究。
電解法
焦化-A和焦化-B法
氧化揮發法
熱揮發
氟化揮發法
氯化揮發法
已不再使用的分離方法
磷酸鉍過程：一種早期的分離技術
氧化-還原法
2,2'-二（正丁基氧基乙基）醚（Butex）萃取法
各項生產技術 > 輻照核燃料后处理技术 > 後處理轉化及生產系統

從硝酸鈈到氧化鈈：將硝酸鈈溶液轉化成二氧化鈈。
從氧化鈈到金屬鈈：用強腐蝕性氟化氫使二氧化鈈氟化，產生氟化鈈，然後用高純度鈣金屬使氟化鈈還原，產生金屬鈈和氟化鈣渣。
各項生產技術 > 核燃料元件制造技術

核燃料元件制造技術是指加工核材料的技術工藝。四氟化钚、乙酸铀酰、硝酸铀酰、八氧化三鈾等都屬於核材料。
各項生產技術 > 材料轉化技術

参见：核燃料循環
轉化粗鈾、鈾濃縮物
從粗鈾到重鈾酸鈉的轉化：將瀝青鈾礦粉碎後與硫酸和硝酸混合，其中的鈾溶解後轉化為硫酸鈾醯，加入氫氧化鈉使之沉澱為重鈾酸鈉。
從粗鈾到六氟化鈾的轉化：將磨碎鈾礦溶於硝酸，產生硝酸鈾醯溶液。萃取純化後，使硝酸鈾醯與氨反應，生成重鈾酸銨。重鈾酸銨加熱至260℃時會分解成三氧化鈾。三氧化鈾加氫還原得到二氧化鈾，再與氫氟酸反應生成四氟化鈾。四氟化鈾與氟進行氧化反應產生六氟化鈾。
從鈾濃縮物到三氧化鈾的轉化：用硝酸溶解鈾浓縮物，用磷酸三丁酯之类溶剂萃取纯化的硝酸铀酰；然后，通过硝酸铀酰浓缩和脱硝产生三氧化鈾，或用气态氨中和产生重铀酸铵，接着通过过滤，干燥和煅烧转化为三氧化鈾。
轉化鈾的氧化物
從三氧化鈾到二氧化鈾的轉化：用裂解的氨气或氫气还原三氧化鈾來實現。
從三氧化鈾到六氟化鈾的轉化：直接通過氟化实现，该过程需要一个氟气源或三氟化氯源。
從三氧化鈾到四氯化鈾的轉化：使用氫來把三氧化鈾變成二氧化鈾，再和四氯化碳進行反應，生成四氯化鈾。四氯化鈾較六氟化鈾容易控制，缺点是易潮解，因此操作必須在用五氧化二磷保持乾燥的手套箱中進行。
從三氧化鈾到四溴化鈾的轉化：用三氧化鈾和四溴化碳在165℃反應得到四溴化鈾。
從二氧化鈾到四氟化鈾的轉化：用氟化氫气体在300-500攝氏度与二氧化鈾反应來实现。
從鈾的氧化物到五氯化鈾的轉化：將氧化鈾和四氯化碳在高溫高壓條件下進行反應，得到的產物是五氯化鈾和光氣。
轉化鈾的氟化物
從六氟化鈾到二氧化鈾的轉化
用氢气和水蒸气将六氟化鈾还原并水解为二氧化鈾。
通过溶解在水中而将六氟化鈾水解，然后加入氨沉淀出重铀酸铵，接着可在820攝氏度用氫气将这种重铀酸盐还原为二氧化鈾。
将气态六氟化鈾、二氧化碳和氨通入水中，结果沉淀出碳酸铀酰铵。在500-600攝氏度，碳酸铀酰铵与水蒸气和氫气发生反应，生成二氧化鈾。
從六氟化鈾到四氟化鈾的轉化：用氫还原实现。
從四氟化鈾到六氟化鈾的轉化：用氟气在塔式反应器中与四氟化鈾发生放热反应來实现。使流出气体通过一个冷却到-10攝氏度的冷阱把热的流出气体中的六氟化鈾冷凝下來。该过程需要一个氟气源。
從四氟化鈾到金屬鈾的轉化：用大批量的镁或小批量的钙还原四氟化鈾來实现。还原反应一般在高于铀熔点（1130攝氏度）的溫度下进行。
各項生產技術 > 反應堆及反應堆用非核材料制造技術

核反應堆的堆芯是一個能承受一次冷卻劑的工作壓力的壓力容器，冷卻劑選用導熱性強的液態金屬鈉，並用專門設計的泵使之循环，泵必須精密密封防止冷卻劑渗漏。其他部件包括控制棒導管、熱屏蔽層、檔板、堆芯栅格板、擴散板等。反應堆設有專門設計的燃料裝卸機，能進行停堆裝料操作。堆中的控制棒能控制反應堆的反應速率，使用能夠吸收中子的物料製成。反應堆用的一次冷卻劑的壓力管工作壓力超過740磅/平方英寸。反應堆鋯管選用鉿與鋯之重量比低於1:500的鋯金屬和合金。反應堆用的石墨純度要高於百萬分之五硼當量，密度要大於1.5克/立方厘米。
鈽最大生產率每年不超過100克的反應堆稱為「零功率反應堆」，由於此類型反應堆遠遠不足以制造核武，因此其出品不受監管。
各項生產技術 > 重水、氘、氚化物生產技術

重水生產：可以以水-硫化氫交換法或氨-氫交換法生產。
水-硫化氫交換法：基於在一系列塔內（通過頂部冷和底部熱的方式操作）水和硫化氫之間氫與氘交換的一種方法，在此過程中，水向塔低流動，而硫化氫氣體從塔底向塔頂循環。使用一系列帶孔的塔板促進琉化氫氣體和水之間的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氫中迁移。氘被浓縮了的硫化氫氣体或水从第一級塔的热段和冷段的接合处排出，并且在下一級塔中重复這一過程。最後一級的产品是氘浓縮至高達30%的水，會被送入一個蒸餾單元以制备反应堆級的重水（99.75%的氧化氘）。
氨-氫交換法：在催化劑存在下通過同液态氨的接触从人造气中提取氘。人造气被送進文換塔，而后送至氨转换器。在交換塔内气体从塔底向塔顶流动，而液氨从塔顶向塔底流动。氘从人造气的氫中洗涤下來并在液氨中浓集。液氨然后流入塔底部的裂化器，而气体流入塔顶部的氨转換器。在以后的各級中得到进一步浓缩，最后通过蒸馏生产出反应堆级重水。人造气进料可由氨厂提供。而这个氨厂也可以结合氨-氫交換法重水厂一起建造。氨-氫交換法也可以用普通水作为氘的供料源。
氘化鋰生產：可通过锂金属与氢反应製備，由700攝氏度高溫燃燒鋰-6和氘氣（重氫）提取： 2 锂 + 氢2 → 2 氘化鋰。
武器設計和構造

参见：核武器設計方案
設計核武器需要考慮物理上、化學上以及工程上的各種因素。
裂变武器
槍式
內爆式
聚变增强裂变武器
多阶段热核武器
泰勒-烏拉姆構型
于敏構型
薩哈羅夫千层饼構型（Sloika）
汤姆-迪克-哈利構型
試驗

参见：核試驗
核試驗主要目的是鉴定核爆炸装置的威力及其他性能，验证理论计算和结构设计是否合理，为改进核武器设计或定型生产提供依据；在核爆炸环境下研究核爆炸现象学和各种杀伤破坏因素的变化规律；研究核爆炸的和平利用等。1996年9月全面禁止核试验条约在联合国大会通过后，仅印度、巴基斯坦和朝鲜三国进行过核试验。
據統計，地球上已記錄到約2095次核試驗。美國1093次，其中200次為大氣層核試驗（72次地面、11次高空、81次中空、36次水面）、5次水下、888次地下核試驗。蘇聯進行715次核試驗，其中大氣層212次、水下3次、地下核試驗500次。法188次、中45次、英43次、印6次、巴基斯坦6次、朝鮮6次。
引爆前的安全性

参见：核事故和臨界事故
由于低当量的核弹头也拥有毁灭性的破坏能力，武器设计人员永远需要考虑到需要使用某种方式和操作流程以避免偶然地爆炸。核子武器在引爆以前必須維持在次臨界。以鈾核彈為例，可以把鈾分成數大塊，每塊質量維持在臨界以下。引爆時把鈾塊迅速結合。投擲在廣島的「小男孩」原子彈是把一小塊的鈾透過鎗管射向另一大塊鈾上，造成足夠的質量。這種設計稱為「鎗式」。鈽核彈不能以這種方法引爆。第一枚鈽原子彈「胖子」的鈽是造成一個在次臨界以下的中空球狀。引爆時使用包圍在四周的炸藥把鈽擠壓，增加密度及減少空間，造成即發臨界。這種設計稱為「內爆式」。
另外在研發期間也有其他安全問題需要注意，曼哈頓計劃期間的1944年9月2日，两名化学家便因被高腐蚀性氢氟酸溅到而死亡，阿诺德·克拉米什重伤濒死。当时他们正在清理一个浓缩铀的装置，该装置是位于费城海军船坞的热泳试验工厂的一部分。是次事件是曼哈顿计划首次有人员伤亡的事故。此外，美國物理學家哈里·K·達格利恩在洛斯阿拉莫斯國家實驗室一次臨界質量實驗中意外的受中子輻射照射，導致他在25天之後死亡。
種類

主要包括核分裂武器（第一代核武，通常稱為原子彈）和熱核武器（亦稱為氫彈，分為兩級及三級式）。亦有些還在武器内部放入具有感生放射的輕元素，以增大輻射強度擴散汙染，或加強中子放射以殺傷人員（如中子彈）。
除此以外，核武器還可以根據用途而細分為戰略核武器及戰術核武器，前者是一般意義上的核武器範疇，為大當量的核武器和遠射程，後者則屬於小當量和近射程。其中，後者可用於戰爭前線。戰術核武器的概念以及發展相對戰略核武器為遲緩，是在第二次世界大戰以後多年才逐步形成的，而戰術核武器需要對核能技術的要求亦較高以及複雜，其前提是要擁有戰略核武器。
種類 > 核裂變武器

条目：原子彈
裂變核武透過單純的核分裂釋放能量。重核子如鈾或鈈在中子衝擊下發生核分裂，分裂成為較輕的核子，同時釋放更多的中子，造成連鎖反應。傳統上裂變核武稱為原子彈。和中子彈的用途一般，現在純粹的核裂變武器，通常僅用來制造低當量和小型的戰術核武器，如大衛克羅無後座力砲等。
鈾彈：使用化學炸藥，把在臨界質量以下的鈾-235或鈾-233擠壓成超越臨界質量的一塊，然後在中子照射下產生連鎖反應，最後達致即發臨界，引發核爆炸。起爆的方式可分為鎗式和內爆式。美國第一枚投擲在日本廣島的核武小男孩為鎗式起爆的鈾彈。每一磅的鈾-235分裂時可放出大約3,700百億焦耳的能量，約為82太焦耳／公斤（TJ/kg）。一般的連鎖反應只維持一微秒（μs），功率約為82艾瓦／公斤（EW/kg），或每原子200百萬電子伏／秒。
鈈彈：使用鈈代替鈾彈中鈾-235，投擲在長崎的胖子為內爆式起爆的鈈彈。
種類 > 熱核武器

条目：氫彈
加強型裂變武器（或稱加強型原子彈或聚變助爆原子彈，為熱核武器的雛型）：雖然名為「原子彈」實和中子彈同為為廣義熱核武器一種，指雖然像典型氫彈般有聚變材料作為核爆增強劑，但聚變的主要作用是提供足夠中子，給裂變材料的分裂反應更為完全，意味所需的聚變材料較少，所以較一般氫彈小巧。本類的原意是作為氫彈的技術驗證，後來通常此設計是用於小型的戰略級核彈和可調節威力的核彈，因威力雖然遜於典型氫彈卻勝在較緊湊。有人認為印度和朝鮮所說自己的氫彈，只是加強型原子彈。
氫彈：聚變核武透過核聚變釋放能量。輕核子如氫或氦結合成較重的元素，同時釋放大量的能量。使用聚變過程的武器亦常被稱為氫彈，因為氫是聚變的常用材料。聚變核武有時亦稱熱核武器，因為它們的連鎖反應需要更高的NANI溫度啟動。一般的氫彈會先引爆作為前級的裂變彈，造成足夠的溫度及壓力，之後的後級聚變才會開始。後級可以無限制地連鎖起來，製成比普通裂變強力很多的核武。目前只有美、俄、英、中、法五國承認擁有使用與生產氫彈的能力。印度在1998年5月進行的核試驗中試爆了帶熱核裝置的核彈，目前可能擁有氫彈。朝鮮亦在2016年1月6日宣佈氫彈試爆成功，但未獲承認。2017年9月3日，朝鮮可能成功製造出氫彈核試驗。現代的核武通常結合兩種核反應：聚變需要先以裂變產生足夠的溫度及壓力啟動；同時裂變在聚變開始後效率會得到提高。故此部分核武是三級設計：最先在外圍第一級先用核裂變，造成聚變條件。中部第二級聚變發生後，再引起彈頭中心的第三級的第二次裂變反應，造成裂－聚－裂反應的三級核彈，是現在最大破壞性的武器。此核彈稱為三相彈、氫鈾彈、三級效應超級炸彈或骯臟的氫彈。
中子彈：一種小型的熱核武器。武器內的X射線反射鏡及彈殼以鉻或鎳製成，讓聚變中產生的中子離開彈體。高能量的中子流比其他放射更具穿透能力。一般能阻隔伽傌射線的物料要很厚（如一公尺厚的鋼板）才可以抵擋中子流，所以不適用機動兵器，唯一可以反射的鈹又有毒。因為只有水和電解質才能吸收中子，而生物中含大量水份，所以中子流對生物產生的傷害比伽傌射線更大。原先製造中子彈的目的，是希望可以殺人而不毀物（被戲稱為「業主炸彈」或「房貸積欠款炸彈」：能殺死屋內的人，但房子無損），而理論上最有效的是對付坦克，因為當時前蘇聯的坦克不只是數量遠比美國和全西歐總和還多，更大部分已經改裝了防止吸入放射塵空氣過設備，故美國放棄了以放射塵而是中子流作為對蘇軍的主要威脅手段。中子彈所產生的熱能及衝擊波被故意減低，而中子流則被加強。但中子彈的熱及火仍然會對建築物造成嚴重的損毀。所謂「殺人不毀物」只是相對其他熱核武器。中子彈所加強的放射，只限於引爆的一刻，與感生放射核彈的長期放射有所不同。特徵是致命的放射線的範圍對於人來說比爆風和熱光大，而在肉眼看來各種效應非常像小型的原子彈，難以分別離爆心的安全距離，所以對人來說非常危險的。其實蘇聯已經發明了一種坦克裝備的複合反射層，能大大減輕中子流的效果，但因為不可能全車都有同等的厚度，所以中子彈仍然有很大的威脅性。
衝擊波彈：一種小型氫彈，採用了慢化吸收中子技術，減少中子活化，削弱其爆炸後輻射的作用，部隊可以迅速進入爆炸區投入戰鬥，是一種戰術核彈。
種類 > 其他

髒彈：指具有放射性、非核武器的武器。它裝填著放射性材料，爆炸的時候將放射性物質拋射散布，造成相當於核放射性塵埃的汙染，造成災難性的生態破壞。自九一一事件之後，西方政府最主要擔心的一個就是恐怖分子可能利用髒彈襲擊人口稠密區，作為區域封鎖武器，就像其他更高級、更復雜的放射性武器，可以將這個地區在以後的數年或十幾年中，退化為不適合人類居住的放射性地區。然而大多數的分析人士認為，骯髒彈的作用更主要體現在心理方面，而它所造成的汙染雖然可以以有效的凈化措施來治理，但所需要付出很大的代價。
鈷彈：利用感生放射性的核武，原理是在彈殼使用鈷元素。如下反應式聚變釋放的中子會令鈷變成鈷60外加強烈輻射。59
27Co
 + n → 60
27Co
 → 60
28Ni
 + e− + 伽玛射線。約五年內在當地釋放強烈伽玛射線，除了使用鈷外，亦可使用金造成維持數天汙染，或用鋅及鉈造成維持數月的汙染，戰術上讓人無法進入該地區，並造成民眾恐慌，已知的核武國沒有承認有生產鈷核彈。
伽瑪射線彈：原理類似一座無防護層的裂變反應堆，所以不會發生一般意義上的爆炸，只放出大量伽瑪射線；儘管各種效應不大，也不會使人立刻死去，雖然能造成持久的放射線，但不一定會汙染土地，能有效迫使敵人離開。
核電磁脈衝彈：經過改造的核彈，減弱了衝擊波與核輻射效應，增強了電磁脈沖效應（利用康普頓散射、光電效應等原理），利用在大氣層以上的核爆炸，產生大量定向或不定向的強電磁脈衝，基本上對人體無害，但可使電器（或金屬）急速升溫燒毀。
當量比較

参见：核武器當量
以下是核武器當量和傳統炸藥當量的比較。常用同等爆炸威力的三硝基甲苯（TNT）的質量來衡量核武器的威力
| 代碼 / 名稱 | 國家 | 類型 | 當量（千噸） | 備註 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| W54 |  美国 | 核分裂彈 | 0.02 | 可變當量。質量僅23kg，美國投放的最輕量級的核彈 |
| Mark 1 （小男孩） |  美国 | 槍式鈾235核分裂彈 | 13 |  |
| Trinity （小工具） |  美国 | 內爆式鈽239核分裂彈 | 20 | 史上第一枚核子裝置 |
| Mark 3 （胖子） |  美国 | 內爆式鈽239核分裂彈 | 22 |  |
| РДС-1（第一閃電） |  苏联 | 內爆式鈽239核分裂彈 | 22 | 苏联第一枚核试验武器 |
| 596（邱小姐） |  中华人民共和国 | 核分裂彈 | 22 | 中华人民共和国第一枚核试验武器 |
| Mark 90 |  美国 | 核分裂彈 | 32 | 內爆式鈽239核分裂彈 |
| Mk 101 Lulu |  美国 | 加强核分裂彈 | 23 |  |
| W76-0 |  美国 | 熱核弹 | 100 | 8枚裝備在三叉戟一型飛彈上 |
| B61 |  美国 | 熱核彈 | 0.3-340 | 可變當量 |
| W87 |  美国 | 熱核弹 | 300 | 10枚裝備在和平衛士飛彈上 |
| РДС-6с （页面存档备份，存于） |  苏联 | 熱核彈 | 400 | 苏联第一枚氢弹。世界上第一颗适合实际军事使用的氢弹 |
| W88 |  美国 | 熱核弹 | 475 | 8枚裝備在三叉戟II型彈道飛彈上 |
| 639 |  中华人民共和国 | 熱核彈 | 3,310 | 中國第一枚氫彈 |
| IVY MIKE（常春藤麦克） |  美国 | 熱核彈 | 10,400 | 世界上第一枚氢弹，是美国常春藤行动核试验中试爆的第一颗氢弹。 |
| Mark 21 |  美国 | 熱核彈 | 15,000 | 美國最大當量的測試彈頭，設計為5,000千噸當量，因技術出錯而超出預期當量。 |
| B41 |  美国 | 熱核彈 | 25,000 | 美國裝備部隊的最大當量彈頭，由B-36攜帶，1957年退役 |
| АН602（沙皇炸彈） |  苏联 | 熱核彈 | 50,000 | 苏联最大當量的測試彈頭，設計當量最大可達100,000千噸 |
能量釋放的形式

|  | 普通 | 中子弹 |
| --- | --- | --- |
| 冲击波 | 50% | 40% |
| 热效应 | 35% | 25% |
| 核辐射 | 5% | 30% |
| 残留辐射 | 10% | 5% |
一個核子武器的能量主要五種形式放射出來：衝擊波、熱輻射、原始粒子輻射、核電磁脈衝和殘留放射性（放射性塵埃）能量以何種形式被釋放還要仰賴武器的設計以及爆炸時的環境。放射性塵埃的能量釋放是持續的，而其他四種都是立即的短暫的爆發。
這最初四種形式釋放的能量根據炸彈的尺寸而有區別。熱輻射形式相對於距離衰減最緩慢，所以越是大當量的核彈，這種形式就越顯得重要。粒子輻射被大氣強烈吸收，所以他只在小威力的爆炸中體現出重要性。而沖擊波效應的衰減，是介於上述二者之間的。
在爆發的一瞬間，核裝藥在一微秒內達到平衡溫度。在這一時刻，大約75%的能量都以熱輻射形式，特別是以軟X射線的形式存在，而其他的殘余能量則都表現為武器碎片的動能。接下來，這些軟X射線和碎片怎樣與周圍媒質作用就成為沖擊波和光以及粒子之間怎樣分攤能量的決定因素。總的來說，若是在爆心周圍物質很密集，那麽它們將非常有效的吸收能量，沖擊波的強度將會被加強。
當爆發在接近海平面的大氣中進行時，絕大多數的軟X射線將在數英尺內被吸收。一些能量轉而形成紫外線、可見光和紅外波段的輻射，但更多的被用來加熱空氣，形成火球。
在高空的爆發中，由於空氣密度的降低，軟X射線更趨向於行走更長的距離，在它們終究被吸收後，只有更少量的能量用來推動沖擊波（海平面的50%或更少），而剩余的都轉化為其他形式的熱輻射。
能量釋放的形式 > 沖擊波

核彈的主要的破壞力來自於沖擊波效應。絕大多數的建築（除特別加固和抗沖擊結構的工事），將受到致命的摧毀。沖擊波的速度將超過超音速的傳播，而他肆虐的範圍會隨著核武器當量的增加而增加。兩種相似又不同的現象將隨沖擊波的到來而產生：
靜態超壓：沖擊波帶來的壓強急速升高，任何給定點的靜態超壓正比於沖擊波中的空氣密度；
動態壓強：即是被形成沖擊波的疾風拉扯的效應，疾風會推動、搖晃和撕裂周圍的物體。
大多數核武器空爆造成的破壞就是由靜態超壓和動態的疾風合成的效果。較長時間的超壓拉動建築結構使其變得脆弱，這時吹來的疾風再一舉將其摧毀。壓縮、真空和拉扯效應總共會持續若干秒鐘，或者更長。而這裏的疾風比世界上任何可能出現過的颶風都要更加兇猛。
能量釋放的形式 > 熱輻射

核武器的爆炸會伴隨有大量的電磁波輻射爆發，分布在可見光波段，及紅外的和紫外的波段上。主要的傷害機制是造成灼傷及對肉眼的傷害。在晴朗的天氣下，作用範圍可超過沖擊波。輻射光的能量是如此之強，它可以在沖擊波留下的廢墟中再制造一場大火。而熱輻射所作用的範圍，隨武器當量的增加而顯著地增長。
由於熱輻射線是以直線傳播的，所以任何不透明的物體都可以成為有效的壁壘阻止其傳播。但是，如果空氣中有霧氣，這些小水珠可以散射輻射線使其向四面八方傳播，於是所有的壁壘都會顯著地喪失作用。
當熱輻射線作用於一個物體時，部分的能量會被反射，部分被傳導和轉化掉，而剩下的會被吸收。吸收的比率取決於物體的特性和顏色。一個薄片狀的物體可以將大部分的能量傳導掉，同時淺顏色的物體可以反射許多輻射，它們受到的傷害都會小一些。對輻射線的吸收造成溫度在表面的迅速升高，例如木材、紙張、織物等都會被點燃和烤焦。如果恰好這種物質是不良導體，那麽加熱現象只會在表面產生。
事實上，物質是否被點燃還仰賴於熱輻射持續的長短，物質的厚度和包含的水分。在近距離上，所有的物質都會被加熱蒸發，而在最遠的距離上，只有最容易點燃和最脆弱的物質才會受到傷害。火災並不一定只是熱輻射線產生的，沖擊波造成的混亂氣流，也可能誘發大火。在廣島原爆中，就有一場空前巨大的火災，持續了20分鐘。火焰加熱空氣使其上升，周圍的空氣填補這一真空，造成持續的指向爆心的強風。然而這種現象並不是核爆炸所特有的，在二戰的大轟炸中，大量的燃燒彈或經常發生的森林火災中的烈焰也能造成大風。
能量釋放的形式 > 電磁脈沖

γ射線康普頓散射效應將電子反沖加速，得到高能的電子。這些電子被地磁場捕捉，在地表以上20到40公裏的高度上產生共振。周期性振動的電子即可產生連續的電磁脈沖（EMP），持續大約1毫秒。下一個持續大約1秒數量級的效應是，大量的長條形的金屬物體（如電纜），在電磁波通過時會像天線一樣工作並產生高壓。這些強大的短暫的高壓，可以摧毀未經屏蔽保護的電子設備甚至是電線本身。但這種可怕的電磁脈沖對生物的影響人們卻不甚了了。另外灼熱的空氣破壞了電離層，也會使無線電通訊受到影響。
唯一能夠保護電子設備不受脈沖摧毀的措施是將其完全包裹在良導體內，或別的形式的法拉第籠內。當然，對於無線電通訊設備來說這是不可能的，因為它將收不到任何訊號。最大當量的核彈被用來實現大面積的，甚至是洲際範圍的電磁轟炸。
能量釋放的形式 > 原始粒子輻射

核彈空爆中，以最原始的粒子和γ射線形式輻射掉了。裂變彈和聚變彈的中子輻射有很大不同。然而γ輻射的結構，無論是在這類爆炸式的核反應中，還是短半衰期的物質衰變中都是類似的。核反應粒子輻射隨距離衰減快的原因，一個是它們的散布面積正比半徑立方，強度即正比半徑立方的倒數，一個是它們被大氣強烈地吸收和散射。
粒子輻射的結構也與距離有關，在近爆心的地點，中子輻射強於γ輻射，但隨著距離的增加，中子-伽瑪比將減小。最終，中子成分與γ成分相比即可忽略。要注意的是，上述的這些距離，並不隨爆炸當量的增加而有十分顯著的變化。因此，越大當量的爆炸中，原始粒子輻射的效果就越不顯著。在大塊頭的核彈中，譬如大於50kt，沖擊波和熱輻射的威力使得粒子輻射機制相形見絀，以至於被忽略。
能量釋放的形式 > 輻射塵

剩余的放射性物質兩種效應造成殺傷力：輻射塵和中子感應機制，剩余粒子放射線從下列物質中產生：
裂變產物。裂變產物是由鈾或鈈在裂變反應中產生的中等質量的同位素。在裂變反應中，實際上產生的產物有超過300種。大多數是放射性的，且半衰期的長短不一，區別很大。短則幾分之一秒，長則在數年內都有致命的放射性。它們衰變的經典機制是釋放β和γ射線。1千噸的當量中，有大約60克的放射性裂變產物。引爆一分鐘之後，裂變產物的放射性等同於3千萬公斤的鐳同時衰變，也就是大約1.1澤它貝可。
未裂變的裝藥。裂變物質的利用，在核武器中可謂是很不充分，大量的鈾和鈈在裂變前就被炸得四分五裂。這些核裝藥，以α衰變的形式緩慢地輻射，而它們的重要性也相對較小。
中子感應效應。當一個原子核在中子爆發的時候捕獲了中子，作為一種已知的必然機制，它將變為放射性並在較長的周期內放射β和γ射線。中子爆發作為最原始的核放射線，必將引起殘留的中子感應效應。另外，環境物質，如土壤、空氣和水，也將被感應激發，這取決於它們的化學成分和距爆心的距離。舉例來說，在近爆心的地區，土壤中的礦物質由於中子爆發會變成有致命放射性的同位素。這是由於多種元素具有中子俘獲能力，像鈉、錳、鋁和矽這樣的元素，都存在於土壤中且參與了中子感應效應。但這種效應並不重要，因為它只限於很有限的一塊區域內。
在近地面的爆炸中，大量的土壤或水分將被火球加熱蒸發，上升成為放射雲。這些物質凝結後，由於混合了裂變產物和中子感應產物，將變得具有放射性。較大的顆粒將在24小時內沈降到爆心附近（也與風速和天氣有關），而較小的顆粒有可能會在全球大氣系統中漂流數周以至數月。一些當地沈降物覆蓋的面積會遠遠大於熱輻射和沖擊波的範圍，特別是在大量的核爆中。在水面附近的核爆中，輻射塵顆粒將較小，下落的比例將較小，而分布的面積就會比較廣大。大量海水中的鹽和一些水分，可以作為凝結核，引起當地的降雨從而使當地的核沈降大大增加。
全球放射性沈降的生物學破壞作用是由長半衰期的同位素在生物體內的富集主導的。像鍶-90或銫-137這類元素，通過食物等進入人體。化學上，這些同位素和鈣很像，他們會被誤認為鈣，而被吸收並沈積在骨骼中。這些高放射性的物質將會造成例如像白血病一類的放射性疾病。全球沈降的個體傷害效果毋庸置疑是小於當地的輻射塵。
在普遍的情況下，沖擊波和熱輻射的殺傷將遠大於放射線的傷害。但是，放射線的輻射傷害比沖擊波和熱輻射更加覆雜，人們對它也存在誤解。各式各樣的生物變異將在輻射區內的動物中發生。全身攝入高劑量放射性元素的個體將會立即死亡，其他攝入劑量較少的個體將會茍活，但也會隨後來的並發癥而死去。
投送

参见：核三位一體、一次打擊和核戰爭
戰略核武器常指用來摧毀戰略目標的大當量核武器；戰術核武器是指用於摧毀小型的特定目標（如軍事、通訊或永備工事等目標）的較小的類型。
核武器的基本投放方式有：
轟炸機：早期核武器体积较大，只能被B-29等飛機運載和投放，但在1950年代中期，可由戰鬥轟炸機搭載的較小型的核武器被研製出來。這種新型空基的自由落體炸彈運用了多種新技術，包括翻滾轟炸，傘降投擲，臥倒模式，以保證給予載機足夠的逃離時間。
彈道導彈：彈道導彈採用拋射物彈道飛行，通常用於超視距的彈頭投送，因為初始高速和火焰對發射架威脅所限制，使到只適合在陸地或大型軍艦發射，而現實唯一搭載的軍艦是專用的特大型潛艇（彈道導彈潛艇）。機動彈道導彈具有十到上百公裏的射程，洲際彈道導彈和潛射彈道飛彈，每顆導彈可攜帶一打彈頭，而每個彈頭的當量下降到數萬到數十萬噸級。這樣一次發射就可威脅多個目標，或對一個目標造成更有效的打擊。
巡航導彈：這種導彈使用噴氣發動機或火箭發動機提供動力，以低空巡航的方式飛行，使用自動導航系統（基本上是慣導，但也有GPS導航和雷達中繼制導作為輔助），雖然只是低速和大氣中飛行，但新式巡航導彈以低飛進入普通陸基雷達的盲區所以突防能力比早年的前輩V-1火箭更強。巡航導彈的射程較之彈道導彈要近，且攜載能力也要差一些，當今也沒有服役的多彈頭巡航導彈。導彈可從地面基地、潛艇、艦船及飛機上發射。
其他可能的投送方式包括榴彈砲的核砲彈、核地雷（藍孔雀）、核深水炸彈、核魚雷（例如波塞冬核魚類）、核迫擊砲彈。50年代，美國研製了用於空中截擊的無控空-空火箭箭載小型核彈頭，裝備於F-106截擊機，但其在1960年代就基本退役，而核深水炸彈也在1990年代退役。可由兩人攜帶的小型戰術核彈也已研製成功，被一些媒體誇張為所謂的手提箱炸彈，它被稱為“特別打擊核武庫”。儘管如此，人們還在追求當量與便攜性的最佳整合，以達到最大的軍事效用。
傳統上一個國家具備戰略轟炸機、陸基核彈道飛彈、彈道飛彈潛艇的三棲投放方式，稱為核三位一體，目前嚴格來看只有美國、俄羅斯。中國、印度有潛力成為下一個具備此能力的國家。
武器儲存及維護

核子武器的維護保養工作是要令武器裝備維持在理想狀態。雖然核武器常見的成分，如鈾235和鈈239，這兩種物質的壽命都非常長，它们的半衰期分别为7亿年和2.4万年。但是，核武器的另一個重要成分—氚—的有效期只有12年，另外裝載核燃料的金屬器具及炸彈零部件也會逐漸氧化，需要定期更換及維護。核子武器的平均保質期約為20年，有些核武的設計能使保質期延長至超過30年。
武器儲存及維護 > 防核武碉堡

防核武碉堡能夠在高強度核子戰爭下，維持人員存活，並保護核武儲存倉及發射載體，確保二次核打擊能力。
核材料的銷毀

参见：深地質處置、低放射性廢物和高放射性廢物
最常見的銷毀方法是將廢棄核武中的核裂變材料轉化成粉末狀氧化物，成為供核電站使用的混合氧化物燃料。另外美國能源部曾提議把廢棄核彈中的鈈裝入容器，用玻璃溶液凝固後深埋地下，但這種做法存在安全隱患。
監管和制約

参见：關於核武器的爭論、全面禁止核試驗條約、核武禁擴條約、核武器擴散、無核武地帶、大規模殺傷性武器條約列表和禁止核武器條約
在第一顆核武器被發明出來之前，參與馬特蘭計劃的科學家們就針對該種武器的使用持不同看法。在英國，第一次由核裁軍運動組織的奧爾德瑪斯頓遊行於1958年的復活節舉行。根據核裁軍運動組織的統計，幾千名民眾參與了持續4天的遊行，從倫敦的特拉法加廣場一直到靠近伯克希爾的奧爾德瑪斯頓的核武器研究基地，以表達他們對核武器的反對。奧爾德瑪斯頓遊行一直舉辦到20世紀60年代晚期，上萬名民眾參加了為期4天的遊行。1959年，發布在《原子科學家公報》上的一封信成為一場成功停止原子能委員會在離波士頓19公裏的海中傾倒放射性垃圾運動的開始。1962年，鮑林因在阻止核武器大氣實驗和推動“禁止原子彈”運動方面的努力，被授予諾貝爾和平獎。
1963年，許多國家加入限制核武器大氣實驗的《部分禁止核試驗條約》。1968年首次簽署《不擴散核武器條約》。放射性垃圾的議題變得不再那麽重要，反核武運動在數年內逐漸消弱。1980年代，對核武器戰爭的恐懼重新在美國和歐洲興起。
雖然國際社會對核武器的消減作出許多努力，但核武器的威脅始終存在。2000年不擴散條約審議大會上與會代表認為，目前“關於核武器能力應增加更多的透明度，減少核武器對安全政策的作用。”2003年，朝鮮民主主義人民共和國退出《不擴散核武器條約》，引起國際社會關注。
紅十字國際委員會認為，需要“在有關核武器的討論中，重點突出核武器給人類造成的慘痛代價以及國際人道法的基本規則。這就意味著要提醒每個人註意到核武器給人類造成的極大風險，促使人們意識到眼前的機遇，並對那些明顯有助於消除核武器的措施提供支持。”
雅典學院 (畫作)

| 雅典學院 |
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藝術家: 拉斐爾
年份: 1509–1511年
類型: 壁畫
尺寸: 500 cm × 770 cm（200英寸 × 300英寸）
收藏地: 梵蒂冈宗座宮
《雅典學院》（義大利語：），一译《雅典学派》，是義大利文藝復興艺术家拉斐尔因受任装饰梵蒂冈使徒宫，而在1509年至1510年间创作的一幅濕壁畫，位于拉斐尔房间的签字厅， 目前是梵蒂冈博物馆的一部分。此作被廣泛認定為拉斐爾的代表作之一，象征著文藝復興全盛期的精神。