Za čas, ktorý uplynul od prvého testu v Alamogorde, zahrmelo tisíce výbuchov štiepnych náloží, z ktorých pri každom sa získali cenné znalosti o zvláštnostiach ich fungovania. Tieto znalosti sú podobné prvkom mozaikového plátna a ukázalo sa, že „plátno“je obmedzené fyzikálnymi zákonmi: kinetika spomalenia neutrónov v zostave obmedzuje zmenšovanie veľkosti munície. a jeho sila a dosiahnutie uvoľnenia energie výrazne presahujúceho sto kilotónov je nemožné z dôvodu jadrovej fyziky a hydrodynamických obmedzení prípustných rozmerov podkritickej sféry. Stále je však možné zvýšiť výkonnosť streliva, ak spolu s štiepením funguje aj jadrová fúzia.
Najväčšou vodíkovou (termonukleárnou) bombou je sovietska 50-megatonová „cárska bomba“, ktorá vybuchla 30. októbra 1961 na testovacom mieste na ostrove Nová Zemlya. Nikita Chruščov žartoval, že pôvodne mala odpáliť 100-megatonovú bombu, ale náboj bol znížený, aby sa v Moskve nerozbilo všetko sklo. Na každom vtipe je niečo pravdy: Konštrukčne bola bomba navrhnutá na 100 megaton a túto silu bolo možné dosiahnuť jednoduchým zvýšením pracovnej tekutiny. Rozhodli sa z bezpečnostných dôvodov obmedziť uvoľňovanie energie - inak by bola skládka príliš poškodená. Výrobok sa ukázal byť taký veľký, že sa nezmestil do pumovnice nosného lietadla Tu-95 a čiastočne z neho vyčnieval. Napriek úspešnému testu bomba nevstúpila do služby; napriek tomu malo vytvorenie a testovanie superbomby veľký politický význam, čo dokazuje, že ZSSR vyriešil problém dosiahnutia takmer akejkoľvek úrovne megatonnage jadrového arzenálu.
Štiepenie plus fúzia
Ťažké izotopy vodíka slúžia ako palivo pre syntézu. Keď sa spoja jadrá deutéria a trícia, vznikne hélium-4 a neutrón, energetický výnos je v tomto prípade 17,6 MeV, čo je niekoľkonásobne vyšší výsledok ako pri štiepnej reakcii (na jednotku hmotnosti reagencií). V takom palive za normálnych podmienok nemôže dôjsť k reťazovej reakcii, takže jeho množstvo nie je obmedzené, čo znamená, že uvoľnenie energie termonukleárneho náboja nemá hornú hranicu.
Na to, aby sa fúzna reakcia začala, je však potrebné zblížiť jadrá deutéria a trícia a tomu bránia sily Coulombovho odpudzovania. Aby ste ich prekonali, musíte zrýchliť jadrá k sebe a zatlačiť ich. V neutrónovej trubici je počas stripovacej reakcie vynaložené veľké množstvo energie na urýchlenie iónov vysokým napätím. Pokiaľ ale palivo zahrejete na veľmi vysoké teploty miliónov stupňov a udržíte jeho hustotu po dobu potrebnú na reakciu, uvoľní energiu oveľa viac, ako je energia vynaložená na vykurovanie. Vďaka tomuto spôsobu reakcie sa zbraniam začalo hovoriť termonukleárne (podľa zloženia paliva sa takýmto bombám hovorí aj vodíkové bomby).