Per tą laiką, kuris praėjo nuo pirmojo bandymo Alamogordo mieste, griaudėjo tūkstančiai skilimo krūvių sprogimų, kurių metu buvo gauta brangių žinių apie jų veikimo ypatumus. Šios žinios yra panašios į mozaikos drobės elementus, ir paaiškėjo, kad „drobę“riboja fizikos dėsniai: neutronų sulėtėjimo kinetikoje sąranka riboja amunicijos dydžio mažinimą. ir jos galia, ir pasiekti, kad energijos išsiskyrimas gerokai viršytų šimtą kilotonų, neįmanoma dėl branduolinės fizikos ir hidrodinaminių leistinų subkritinės sferos matmenų apribojimų. Tačiau vis tiek įmanoma padaryti šaudmenis galingesnius, jei kartu su skilimu pradės veikti branduolio sintezė.
Didžiausia vandenilio (termobranduolinė) bomba yra sovietinė 50 megatonų „caro bomba“, susprogdinta 1961 m. Spalio 30 d. Novaja Zemlya salos bandymų vietoje. Nikita Chruščiovas juokavo, kad iš pradžių ji turėjo susprogdinti 100 megatonų bombą, tačiau įkrova buvo sumažinta, kad Maskvoje nebūtų išdaužtas visas stiklas. Kiekviename pokšte yra tam tikra tiesa: struktūriškai bomba tikrai buvo sukurta 100 megatonų ir šią galią buvo galima pasiekti tiesiog padidinus darbinį skystį. Saugumo sumetimais jie nusprendė sumažinti energijos išsiskyrimą - kitaip sąvartynas būtų per daug pažeistas. Produktas pasirodė toks didelis, kad netilpo į lėktuvo „Tu-95“bombų skyrių ir iš dalies išsikišo. Nepaisant sėkmingo bandymo, bomba nebuvo pradėta eksploatuoti; vis dėlto superbombos sukūrimas ir bandymas turėjo didelę politinę reikšmę, parodydami, kad SSRS išsprendė problemą pasiekti beveik bet kokį branduolinio arsenalo megatrono lygį.
Skilimas plius sintezė
Sunkūs vandenilio izotopai yra sintezės kuras. Kai deuterio ir tričio branduoliai susilieja, susidaro helis-4 ir neutronas, energijos išeiga šiuo atveju yra 17,6 MeV, kuri yra kelis kartus didesnė nei skilimo reakcijoje (reagentų masės vienetui). Esant tokiam kurui, įprastomis sąlygomis grandininė reakcija negali įvykti, todėl jo kiekis nėra ribojamas, o tai reiškia, kad termobranduolinio įkrovimo energijos išsiskyrimas neturi viršutinės ribos.
Tačiau tam, kad prasidėtų sintezės reakcija, būtina suartinti deuterio ir tričio branduolius, o tam trukdo Kulono atstūmimo jėgos. Norėdami juos įveikti, turite pagreitinti branduolius vienas kito link ir stumti juos. Neutronų mėgintuvėlyje nuėmimo reakcijos metu didelis energijos kiekis išleidžiamas jonams pagreitinti aukšta įtampa. Bet jei pašildysite kurą iki labai aukštos milijonų laipsnių temperatūros ir išlaikysite jo tankį tiek laiko, kiek reikia reakcijai, jis išleis energiją daug daugiau, nei sunaudojama šildymui. Šio reakcijos metodo dėka ginklai pradėti vadinti termobranduoliniais (pagal kuro sudėtį tokios bombos dar vadinamos vandenilio bombomis).
