Termonukleárna hlavica, tiež známa ako jadrová hlavica, termonukleárna (fúzna) bomba navrhnutá tak, aby sa vošla do rakety. Začiatkom 50. rokov 20. storočia vyvinuli USA aj Sovietsky zväz nukleárne hlavice, ktoré boli dostatočne malé a ľahké na nasadenie rakiet, a koncom 50. rokov 20. storočia obe krajiny vyvinuli medzikontinentálne balistické strely (ICBM) schopné dodávať termonukleárne hlavice do celého sveta.
Základný dvojstupňový dizajn
Typická termonukleárna hlavica sa môže skonštruovať podľa dvojstupňového návrhu, ktorý obsahuje štiepne alebo zosilnené štiepne primárne (tiež nazývané spúšť) a fyzicky samostatnú zložku nazývanú sekundárne. Primárne aj sekundárne sú obsiahnuté vo vonkajšom kovovom puzdre. Žiarenie zo štiepnej explózie primárnej látky je obsiahnuté a používa sa na prenos energie na kompresiu a zapálenie sekundárnej. Časť počiatočného žiarenia z primárneho výbuchu je absorbovaná vnútorným povrchom puzdra, ktorý je vyrobený z materiálu s vysokou hustotou, ako je napríklad urán. Absorpcia žiarenia zahrieva vnútorný povrch puzdra a premieňa ho na nepriehľadnú hranicu horúcich elektrónov a iónov. Následné žiarenie z primárneho zdroja je vo veľkej miere obmedzené medzi touto hranicou a vonkajším povrchom sekundárnej kapsuly. Počiatočné, odrazené a znovu ožiarené žiarenie zachytené v tejto dutine je absorbované materiálom s nízkou hustotou v dutine, ktorý ho premieňa na horúcu plazmu elektrónov a iónových častíc, ktoré naďalej absorbujú energiu z obmedzeného žiarenia. Celkový tlak v dutine - súčet príspevku od veľmi energetických častíc a všeobecne menší príspevok od žiarenia - sa aplikuje na vonkajší obal ťažkého kovu sekundárnej kapsuly (nazývaný posunovač), čím sa stlačí sekundárny.
Vo vnútri posúvača je zvyčajne obsiahnutý nejaký fúzovaný materiál, napríklad deuterid lítia-6, ktorý obklopuje „zapaľovaciu sviečku“ výbušného štiepneho materiálu (všeobecne urán-235) v strede. Keď primárne štiepenie vytvára výbušný výnos v kilotonovom rozmedzí, kompresia sekundárneho materiálu je oveľa väčšia, ako je možné dosiahnuť použitím chemických výbušnín. Stlačenie zapaľovacej sviečky vedie k výbuchu štiepenia, ktorý vytvára teploty porovnateľné s teplotami na slnku a hojnú dodávku neutrónov na fúziu okolitých a teraz komprimovaných termonukleárnych materiálov. Teda štiepne a fúzne procesy, ktoré sa uskutočňujú v sekundárnom, sú všeobecne oveľa účinnejšie ako procesy, ktoré sa vyskytujú v primárnom.
V účinnom, modernom dvojstupňovom zariadení - ako napríklad balistická hlavica s dlhým dosahom - je primárna zosilnená s cieľom šetriť objem a hmotnosť. Zvýšené primáre v moderných termonukleárnych zbraniach obsahujú asi 3 až 4 kg (6,6 až 8,8 libier) plutónia, zatiaľ čo menej sofistikované vzory môžu používať dvojnásobok tohto množstva alebo viac. Sekundárna obvykle obsahuje kompozíciu fúznych a štiepnych materiálov starostlivo upravených tak, aby sa maximalizoval pomer výťažok k hmotnosti alebo výťažok k objemu hlavice, hoci je možné skonštruovať sekundárne materiály z čisto štiepnych alebo fúzovaných materiálov.
