Termonukleární hlavice, také známá jako jaderná hlavice, termonukleární (fúzní) bomba navržená tak, aby se vešla do rakety. Začátkem padesátých let vyvinuly Spojené státy i Sovětský svaz jaderné hlavice, které byly dostatečně malé a lehké pro rozmístění raket, a koncem padesátých let vyvinuly obě země mezikontinentální balistické rakety (ICBM) schopné dodávat termonukleární hlavice do celého světa.
Základní dvoustupňový design
Typická termonukleární hlavice může být konstruována podle dvoustupňového návrhu, který obsahuje štěpnou nebo zesílenou štěpnou primární (také nazývanou spouště) a fyzicky oddělenou komponentu nazývanou sekundární. Primární i sekundární jsou obsaženy ve vnějším kovovém pouzdru. Záření ze štěpného výbuchu primární látky je obsaženo a používá se k přenosu energie ke kompresi a vznícení sekundární. Část počátečního záření z primárního výbuchu je pohlcena vnitřním povrchem pouzdra, které je vyrobeno z materiálu o vysoké hustotě, jako je uran. Absorpce záření zahřívá vnitřní povrch pouzdra a mění jej na neprůhlednou hranici horkých elektronů a iontů. Následné záření z primárního je do značné míry omezeno mezi touto hranicí a vnějším povrchem sekundární kapsle. Počáteční, odrazené a znovu ozářené záření zachycené v této dutině je absorbováno materiálem s nižší hustotou v dutině, přeměňující ho na horkou plazmu elektronů a iontových částic, které i nadále absorbují energii z omezeného záření. Celkový tlak v dutině - součet příspěvku z velmi energetických částic a obecně menší příspěvek z záření - je aplikován na vnější plášť vnějšího pláště těžkého kovu (nazývaný tlačný stroj), čímž se stlačí sekundární.
Obvykle je uvnitř posunovače obsažen nějaký fúzní materiál, například deuterid lithia-6, obklopující „zapalovací svíčku“ výbušného štěpného materiálu (obvykle uran-235) ve středu. S primárním štěpením generujícím výbušnou výtěžnost v rozsahu kilotonů je komprese sekundární látky mnohem větší, než čeho lze dosáhnout použitím chemických výbušnin. Komprese zapalovací svíčky má za následek štěpný výbuch, který vytváří teploty srovnatelné s teplotami Slunce a hojnou dodávku neutronů pro fúzi okolních a nyní komprimovaných termonukleárních materiálů. Proces štěpení a fúze, který probíhá v sekundárním, je tedy obecně mnohem účinnější než ten, který se provádí v primárním procesu.
V účinném, moderním dvoustupňovém zařízení - jako je balistická hlavice s dlouhým doletem - je primární zesíleno, aby se ušetřilo na objemu a hmotnosti. Zvýšené primary v moderních termonukleárních zbraních obsahují asi 3 až 4 kg (6,6 až 8,8 liber) plutonia, zatímco méně sofistikované designy mohou použít dvojnásobek tohoto množství nebo více. Sekundární obvykle obsahuje směs fúzních a štěpných materiálů pečlivě upravených tak, aby maximalizovaly poměr výtěžnosti k hmotnosti nebo poměru výtěžek k objemu hlavice, ačkoli je možné konstruovat sekundární látky z čistě štěpných nebo fúzních materiálů.
