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核武器设计方案是指如何设计核武器，使之能够起爆引起核爆炸。设计核武器需要考虑物理上、化学上以及工程上的各种因素。核武器基本上可以分为三种类型，而这三种类型核武器爆炸时的主要能量来源在一般情况下都是核分裂，而不是核聚变。

分类

• 纯裂变武器：这是第一代的核武器的设计，也是唯一一种曾经在战争中使用的类型。这种核武器中使用的核装药为铀-235（U-235）、钚-239（Pu-239），在爆炸时将核装药挤压在一起，使其达到产生链式反应的临界质量。根据挤压核装药的方式，这种设计方案又可以分为两种：
  • 枪式: 在这种方案中，一部分裂变物质在常规炸药的作用下射向另一部分裂变物质，就像子弹打靶一样，从而使裂变物质达到临界质量。
  • 内爆式: 在这种方案中，常规高爆炸药包裹着裂变物质（可能是U-235，Pu-239，或二者混合物）。当炸药爆炸时，向内挤压裂变物质，从而使裂变物质达到临界质量。

内爆式的核弹可以使用铀或者钚作为核装药，而枪式核弹只使用铀。这是由于钚-240会污染核装药，并造成提前起爆，使得其余大量尚未进行裂变的材料被炸开，从而降低了核弹的效率。

• 聚变增强裂变弹 是内爆式核弹的一种改进。由于核裂变物质会被炸开从而停止链式反应，很多裂变物质都被浪费了。这种核弹在爆炸前需要向核装药的中心注入氘和氚，在核爆炸时，裂变核装药中心的高温高压环境可以使氘氚的混合气体发生聚变反应，产生了氦和中子。虽然核聚变所产生的能量与裂变产生的能量相比基本上可以忽略，但是它产生的每一个中子都将触发新的核裂变的链式反应，从而加速核裂变，也极大的减少了可能被浪费的裂变物质。增强核弹释放的能量可能是原来的两倍甚至更多。

• 二阶段热核武器 实际上是一种裂变增强聚变弹（注意不要与前项所述混淆）。这种核武器由两种核弹组成。爆炸时，次级核弹将被初级核弹在爆炸时产生的X射线的能量引爆。这种辐射内爆要比前面提到的使用高爆炸药引爆第一阶段的方式效率更高。因此，次级核弹释放的能量要比初级核弹大很多倍。次级核弹可以设计为最大化聚变能量的释放，但是实际上在大多数设计中，核聚变仅仅是用来驱动或者提高裂变的效率。我们可以加入更多的阶段，但是得到的炸弹的能量达到数百万吨当量，威力过于巨大而不会有什么实际用途 （美国于1961年装备了三阶段的2500万吨当量的核弹，B41，而苏联设计了并测试了一个三阶段的5000万吨核弹）。

大多数核武器技术都是由美国发展完成，尽管其中的一些技术后来由其他国家独立的完成。以下的描述都是美国设计的特征。

早期的媒体一般都将纯裂变核弹称为原子弹，由于核爆炸的能量实际上来自于原子核而非原子，原子弹这个名字并不恰当。而带有聚变的核弹一般都称为氢弹，但是由于所谓氢弹核爆炸能量的主要来源仍然是核裂变，这个名字依然不够恰当。业内人士一般将这两种类型的核武器称为核弹和热核武器。热核武器的名字来源于核聚变一般都需要高温，但是它没有指出核聚变的另一个条件——高压，而这个条件是研制热核武器时的一个秘密。由于需要保密，很多核武器的术语都不甚精确。

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