Đây là hai loại vũ khí hạt nhân có sức công phá mạnh nhất hiện nay. Bom nhiệt hạch (bom H) được giới khoa học cho rằng có sức công phá mạnh hơn nhưng không phổ biến bằng bom nguyên tử (bom A).
Bom nguyên tử
Bom nguyên tử hoạt động theo nguyên lý phân hủy các hạt nhân nặng – không bền như urani hay plutoni thành các hạt nhân nhẹ hơn và giải phóng năng lượng.
Quá trình nổ bom nguyên tử xảy ra theo một phản ứng dây chuyền, bắt đầu khi một neutron (hạt trung hòa điện trong hạt nhân nguyên tử) va chạm với một hạt nhân urani hoặc plutoni, làm hạt nhân này vỡ ra thành các nguyên tố bền hơn (thường là barium và krypton).
Quá trình này giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, phóng xạ tia gamma và một số neutron. Các neutron này lặp lại quá trình trên cho tới khi hết nhiên liệu phản ứng. Phản ứng dây chuyền này diễn ra trong thời gian rất ngắn, cỡ một phần triệu giây. Sức công phá của một quả bom nguyên tử tương đương với từ 1.000 tấn (1 KT) đến vài trăm nghìn tấn thuốc nổ TNT.
Với mỗi loại nhiên liệu bom nguyên tử có một khối lượng đặc trưng, gọi là khối lượng tới hạn. Khi khối lượng nhiên liệu nhỏ hơn khối lượng này thì phản ứng dây chuyền không xảy ra. Nhiên liệu phản ứng trong mỗi quả bom sẽ được chia tách ra các phần dưới hạn để đảm bảo an toàn. Muốn kích nổ chỉ cần ghép các phần riêng rẽ này thành một khối. Khối lượng này của urani 235 tinh khiết là 50kg.
Cho tới nay, Mỹ là nước duy nhất sử dụng bom nguyên tử trong chiến tranh. Quả bom thứ nhất mà Mỹ thả xuống thành phố Hiroshima ngày 6/8/1945 có sức công phá khoảng 15 KT, quả thứ hai thả xuống Nagasaki ba ngày sau đó có sức công phá khoảng 20 KT. Đây là một phần kết quả của dự án Manhattan nghiên cứu về vũ khí hạt nhân của Mỹ ở Thế chiến II.
Bom nhiệt hạch
Được Mỹ bắt đầu nghiên cứu phát triển vào những năm đầu 1950, bom nhiệt hạch được cho là có sức công phá mạnh gấp hàng ngàn lần bom nguyên tử.
Sự khác nhau cơ bản giữa hai loại là bom phân hạch giải phóng năng lượng từ quá trình tổng hợp hai hạt nhân nhẹ (hydro) thành một hạt nhân nặng hơn (heli). Đây cũng là phản ứng đang diễn ra trên Mặt Trời.
Tuy nhiên, do các hạt nhân đều tích điện dương và đẩy nhau, cần phải có một năng lượng rất lớn, hay một nhiệt độ rất cao để đưa chúng tới khoảng cách đủ gần để xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân. Điều kiện này chỉ có thể đạt được nhờ cho nổ một quả bom nguyên tử.
Như vậy, một quả bom nhiệt hạch là một quả bom kép, trước tiên phải cho nổ bom nguyên tử để tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra.
Năng lượng giải phóng từ một vụ nổ nhiệt hạch có thể ngay lập tức phá hủy mọi thứ trong vòng bán kính vài km. Nhiệt lượng cực lớn có thể gây ra các cơn bão lửa; ánh sáng trắng cường độ cao từ vụ nổ có thể gây mù lòa. Bụi phóng xạ và các sản phẩm phụ của phản ứng như cesium-137 và strontium-90 có thể đầu độc các sinh vật sống, ô nhiễm không khí, đất và nguồn nước trong hàng trăm năm.
Công nghệ hiện nay đã cho phép chế tạo ra các đầu đạn nhiệt hạch đủ nhỏ để gắn vào tên lửa đạn đạo hoặc đạn pháo.
Hiện có 9 nước tuyên bố có sở hữu vũ khí hạt nhân, bao gồm Mỹ, Anh, Pháp, Nga, Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan và Triều Tiên. Trong đó, chỉ có 5 nước Mỹ, Anh, Pháp, Nga, Trung Quốc có bom nhiệt hạch. Triều Tiên mới đây cũng đã tuyên bố có bom nhiệt hạch nhưng chưa có bằng chứng cụ thể. Iran và Syria từng bị Mỹ cáo buộc tàng trữ vũ khí hạt nhân.
Lo ngại nguy cơ xảy ra chiến tranh hạt nhân, Hiệp ước không phổ biến Vũ khí Hạt nhân (NPT) được nhiều nước ký kết từ năm 1968, nhằm ngăn ngừa sự phổ biến rộng rãi và sở hữu loại vũ khí này, đồng thời khuyến khích nghiên cứu sử dụng kỹ thuật hạt nhân cho mục đích hòa bình. Cho tới nay đã có 190 nước tham gia. Việt Nam tham gia năm 1981.
