爆縮レンズ
プルトニウムを用いる原子爆弾では、確実に核分裂反応を起こし、超臨界状態にするために、周囲から強い力をかけて中心部を圧縮する必要がある。このように、周囲全体から圧縮をかけることを、インプロージョン(爆縮)という。
爆縮には、火薬が燃焼した時に発生する衝撃波を用いる方法が考案されたが、中心に球形のプルトニウムを置き、その周囲を火薬でぐるりと包み込んで、電気仕掛けで複数の位置から点火しただけでは、それぞれの点火位置から最も近いプルトニウムだけに力(圧縮力)が先に到達してしまい、核分裂反応が発生しない。また、圧縮力の到達にむらが生じると、プルトニウムもろとも木っ端微塵に飛び散ってしまうため、プルトニウムの周囲全体に均等な力を同時にかけ、圧縮力が逃げないようにすることが必要とされた。
マンハッタン計画の科学者らは、爆破加工に用いられていた爆薬レンズを応用し、燃焼速度の速い火薬と遅い火薬を組み合わせる方法を考えた。
球形のプルトニウムの周囲を火薬で包むという構造は同じだが、前述のように点火位置に近いプルトニウムだけ先に衝撃が伝わる事を防ぐために、遅い火薬をコブ状に追加した。これにより、点火位置の近くで先に伝わってしまう圧縮力が、速度の遅い火薬のコブで減速され、少し遅れてプルトニウムに到達するようになる。逆に、点火から離れた位置では速い火薬が多くなっているため、圧縮力が高速で伝わるようになり、球形のプルトニウムの全ての位置で、圧縮力と伝わるタイミングが一致するようになった。
この圧縮力の伝わり方がレンズの中の光に似ているため、爆縮レンズと呼ばれた。
原子爆弾が32面体(切頂二十面体に似ているが、各面中心と隣接面中心との距離が等しい位置を辺とすると六角形は正六角形ではなくなる)の構造を取ることは当然機密であったが、マンハッタン計画に参加したセオドア・ホールら科学者の一部は、将来アメリカが核を独占する世界になることを恐れて、これらの情報をソビエト連邦に流した。ソビエト連邦はこれを基に第二次世界大戦後すぐに原子爆弾の開発を始め、スパイや共産主義思想を持つアメリカ科学者などからの継続的な技術情報の提供を受けながら4年後の1949年8月29日に核実験(RDS-1)を行った(ヴェノナ・プロジェクトも参照)。
その後も爆縮レンズの構造は機密扱いであり、トリニティ実験の映像なども一部がカットされた状態で公開されていた。特に点火装置の位置や数は当時の最高機密に属するものであった。
最初の爆縮式原爆であるファットマンでは爆縮レンズの爆薬だけで2,500キログラムにもなり重量の半分以上を占め、直径は137.8センチメートルと大きく原爆が大型化する最大の原因になっていた。 このため、後年では爆縮レンズの小型化が重要な課題となり、様々な方法によって最終的には直径30センチメートルに収まるほどにまで小型化されている。
爆縮レンズは極めて高度な技術である。単純な爆発の同期、圧力の均一化だけが問題なのではなく、他にも様々なノウハウが必要であるため、他国の設計や装置の単純な流用も困難である。しかし、実際にはインドに続いて2006年に非先進国の北朝鮮がプルトニウム型の原爆実験を行い爆縮レンズについて一定の成果を得たとされる。