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对聚变的认识
1927年，格丁根两名年轻的物理学家弗里茨·豪特曼斯和杰弗里·阿特金森开始考虑太阳中的热核反应，提出了氢原子发生聚变产生太阳能的理论。到30年代人们已经清楚地知道：重氢和超重氢发生聚变时，没有临界质量的限制，会产生无限大的爆炸，能做成比原子弹威力大得多的武器。但是实现聚变反应所需要的条件，要比实现重核裂变反应所需要的条件苛刻得多。氘、氚原子核结合在一起实现聚变，通常难以实现，因为氘、氚原子核都带正电，它们之间的电作用力是排斥性的，阻碍两个原子核的进一步靠近和发生反应，只有冲破这种阻力才能实现聚变。
冲破这种阻力的方法就是让一个原子核以极高的速度冲向另一个原子核，或者让两者高速对撞，靠近到强大的核力发生作用的距离以内。怎样才能使原子核具有很高的速度呢？我们知道：当物质的温度很高时，其分子的热运动速度也很快，在相当于太阳和恒星的内部温度（几千万度）下，氘核就能战胜原子核的静电斥力，与另一个原子核发生聚变反应。由于聚变反应只有在非常高的温度下才能进行，所以又称为热核反应，利用热核反应产生爆炸的氢弹也称为热核武器。但是几千万度的高温是无法用普通的加热方法获得的，因此尽管轻核聚变反应发现得比裂变反应早，却长期没有造出氢弹来。
直到1942年，科学家们才逐渐认识到，研制这种“聚变炸弹”首先取决于裂变弹的成功，用原子弹爆炸的高温和压力可以使重氢和超重氢产生聚变，并以此产生维持聚变反应所需要的高温，所以氢弹要用原子弹来引爆。二战中，科学家虽然集中力量研究重元素以开发原子弹，但是对轻元素的研究也没有放松。
氢弹设计思路
早在1941年9月，在美国刚开始研制原子弹的时候，物理学家费米就向泰勒提出是否能利用原子弹爆炸点燃氘中热核反应的问题。美国开始探索氢弹是循着两条思路进行的。一条是如何用较大量裂变材料点燃少量热核材料，另一条是如何用较少的裂变材料点燃大量热核材料。最早考虑作热核材料的是液氘，因为氘核的斥力小，而液氘初始密度较大。
为了验证第一条思路，美国在1951年5月进行了两次核试验。第一次试验中将数克的氘氚小囊放在一个20多万吨当量的柱形内爆铀裂变装置外面，氘氚小囊由裂变爆炸的热辐射流点火，通过测量氘氚反应放出的中子推算聚变反应情况。这是第一次用裂变能引发热核聚变反应。虽然此次发生的聚变威力很小，与热核武器的原理突破并不是一回事，但其为氢弹设计提供了数据。第二次试验为助爆型裂变试验，试验中将在铀裂变材料芯中放置氘氚混合物，使裂变威力翻了一番。两次试验证明了这一思路的可行性。
而另一用少量裂变材料点燃大量聚变材料的思路的发展，要比第一条曲折得多。为验证这一思路，美国科学家泰勒提出了“经典超级”和“闹钟”两个设计方案。其中，“经典超级”开始时就叫“超级”，基本思想是用原子弹爆炸放出的中子来点燃液氘。他们设想在初级原子弹与液氘圆柱之间放一段氘氚混合物，先点燃氘氚热核反应，再用其放出的能量来点燃液氘圆柱。他们认为一旦氘氚与氘氘的热核聚变反应被裂变能量点燃，其余聚变燃料就能依靠这部分聚变燃料放出的能量继续燃烧下去，即形成自持传播燃烧。这就像点燃一根火柴，一旦火柴头点着，火柴杆就会一直自己燃烧下去。对于“经典超级”的可行性研究，由于没有好的计算工具，进展十分缓慢。但1950年初通过手工计算发现“经典超级”需要用的氚比泰勒设想的多得多，而且还很难实现持续反应。因为对这个模型的计算表明，反应过程中损耗能量的速度要比产生能量的速度快得多，流体动力学的飞散比热核反应的建立和维持更快，会导致“灭火”。要维持比原设想的氘、氚燃烧温度低得多的氘、氚反应，就需要格外多的氚，而氚是需要专门生产的，十分昂贵，很不现实。1950年底在冯诺曼新发明的电子数值积分器和计算机上的计算确认了这一结论，因为能量的损失要比产生的快。
“闹钟”的构形是1946年由泰勒提出的。这种构形是用炸药压缩由裂变材料、热核燃料（氘、氚，或它们的化合物）和天然铀惰层交替的球层。炸药压缩使中央裂变材料芯从次临界态达到超临界态，释放出的裂变能量使聚变燃料产生显著的热核反应，热核反应放出的快中子又引起天然铀惰层的裂变，大大增加了能量释放。1947年9月，泰勒又提出在“闹钟”中用氘化锂6作为热核燃料的想法，其会在装置爆炸时与中子作用产生出氚，大大提高热核燃料的效率。但由于受计算条件的限制，泰勒在1947年提出这一设想后没做核试验。
可以看出，氢弹在这一阶段还没突破概念设计，也就是没完成构型设计。这一切直到泰勒遇到了数学家乌拉姆。
泰勒-乌拉姆构型
数学家乌拉姆就是前面提到1950年初通过手工计算发现泰勒的“经典超级”方案行不通的人。乌拉姆在完成“经典超级”的计算后，开始思考如何提高原子弹的效率。当时铀与钚的供应仍稀少而昂贵，他想，枪法原子弹中没有压缩，装料多，利用效率低，内爆法将裂变材料压缩了一下，就能减少使用量，提高效率，但炸药的能量毕竟有限，所以内爆所能达到的压缩度也是有限的，而如果使用裂变核爆炸代替内爆炸药，不就可以更大程度地压缩氘氚了吗？1950年12月，乌拉姆想出了一个使内爆压缩度成量级提高的办法，他称之为“流体力学透镜”，他想到的是用裂变爆炸的冲击波作为压缩内爆系统的动力。就是利用后来称为“初级”的原子弹释放的能量来压缩另一个后被称为“次级”的完全不同的氘氚弹。1951年1月底乌拉姆认识到有可能达到的高压缩将克服实现大规模聚变反应的障碍。最初乌拉姆设想用爆炸的初级弹芯释放出来的中子流或流体力学冲击波来实现压缩，但参与并十分了解前面提到的美国助爆核试验设计的泰勒，提出用初级的热辐射流更有希望实现这种压缩。泰勒从乌拉姆的两级构形想到了用辐射能压缩的平行设计方案。
1951年3月，乌拉姆与泰勒共同提出了用裂变初级的辐射能压缩热核次级的设计方案。对于洛斯·阿拉莫斯的同事们来说，这个方案几乎与1939年发现裂变一样，使物理学家们大吃一惊。泰勒和乌拉姆发现的新方法，使原来对研究氢弹持反对或怀疑态度的人有了根本转变，使他们确信研制可以成功。以后，泰勒又相继提出“在热核燃料里加入易裂变材料部件并使用氘化锂6作为热核燃料”的设想。用易裂变材料部件将压缩以后的热核材料点火，同时其产生的中子又可以在氘化锂6这样的热核燃料中产生出氚，从而持续这种聚变反应。这种氢弹设计原理被称为“分级辐射内爆原理”，而这种加入易裂变部件和热核燃料的两级构型，被称为“泰勒一乌拉姆构型”，即“T-U”构型。 采用这种构型设计制造的世界首枚氢弹被称为“迈克”，并在1952年11月进行了试验，产生了相当于广岛原子弹700倍的爆炸威力。但此次试验的装置使用了液氘作为热核燃料，并没有使用以后普遍使用的氘化锂6等材料。其主要原因，一是反应过程比较单纯，容易计算清楚，而且在前10年已经对纯氘聚变燃料做过大量的研究;二是当时只有天然锂，富集锂6的锂产品还没有足够的数量，在“迈克”氢弹试验时首座锂加工厂刚刚开建。“迈克”氢弹装置的中间是1颗原子弹，周围装了1吨高度压缩成液态的氘氚混合物，最外面是强惰性金属壳。整个装置体积比载重汽车还大，高6米，直径1.8米，重约65吨，看上去像个大暖瓶，其原理更像是一个巨大的冰箱。这种装置显然只是原理验证装置，还远不具备实战性。
直到1954年3月，美国才首次试验了用氘化锂作聚变燃料的泰勒一乌拉姆构型氢弹，这种装置代号“虾”。“虾”装置是一个长4.56米、直径1.37米、重10.7吨的圆柱体，使用了氘化锂6。此次试验威力达15兆吨，这是美国曾经试验过的威力最大的氢弹。由于实际威力远大于理论威力，这次试验造成了美国历史上最严重的放射性灾害。此后，美国在1956年5月试验了第一个空投氢弹。至此，美国氢弹才全面武器化。
中国的探索
研制氢弹是人类历史上的第一次智力竞赛。为了研制原子弹，首先要解决一系列工程技术问题，并且要在矿场和各类工厂里面开展大规模的工作。研究氢弹则需要一系列新的科研方向和新人才的出现。这些新的人才包括高温等离子物理学家、超高密度能量物理学家和异常压力物理学家。在这场竞赛中，各国纷纷斩获了氢弹这种人类历史上最强大的武器。
1953年8月，苏联进行了第一个热核装置试验，但此次试验的是否是真正的氢弹至今仍存争议。以后在萨哈罗夫的主持下，苏联1955年11月进行了两级构形热核装置试验，这使苏联真正迈入氢弹行列。1958年4月，英国在美国人的帮助下完成了氢弹首次试验。法国发展氢弹比较缓慢，氢弹原理试验比中国晚了20个月，直到1968年8月法国才完成首次热核武器试验。在氢弹原理的突破上，可以说这些国家相互都有一定的关系。苏联是以秘密获取到的氢弹基础资料为基础实现突破，英国是通过美国了解到了氢弹原理，法国则是在英国人帮助下掌握了氢弹秘密，因此这些国家氢弹设计都采用泰勒一乌拉姆构型的两级热核装置毫不意外。而氢弹设计之路上行进最为艰难的当属当时对外完全封闭的中国。
1960年，我国在原子弹研制的同时，开始部署氢弹的研制任务。研究机构先后得出结论：加强型原子弹结构，尽管伴随着热核反应产生，但持续代数较少，不可能成为氢弹。提出可就铀与氘化锂6加强耦合等技术问题展开研究。
1964年10月，我国第一颗原子弹爆炸试验成功后，一方面组织研究原子弹的小型化，一方面迅速抽调了1/3的力量，加速突破氢弹原理。在调研一切公开资料的基础上，确定了第一个氢弹的研制目标为：威力在100万吨TNT当量以上，重最不超过1吨，简称为“1100”。这一目标的提出标志着当时的领导和专家们对氢弹的正确认识，对以后的氢弹原理突破起了很好的作用。
1965年7月，我国着重研究了突破氢弹的两条可能的技术途径，但计算结果表明，两条途径都有困难。其中一条途径是加强型模型，已弄清楚了这种模型的威力与重量的关系，要想威力上去，重量就得上去;在总威力中，聚变威力所占份额不能随威力的增加而增加;这种核弹中所加的热核材料固然能起到加强原子弹威力的作用，但由于热核材料燃烧得不充分，这种加强作用有限。显然，这条途径与“1100”这一目标相差甚远，探索突破氢弹的技术途径一时受阻。
于敏构型
在这种情况下，从设计理论寻找突破口成为关键。以于敏为首的理论研究人员从计算模型中优选了三个用不同核材料设计的模型，进行深入分析。
于敏首先分析了原子弹爆炸所释放的各种能量形式，比较了它们的特性与在总能量中所占的比例。然后，设计了能减少能量损失、提高效率的结构，提高用来压缩热核材料氘化锂6的能量。这时需要解决有多少能量可利用，氘化锂6能压缩到什么程度，如何使它点火并持续燃烧下去等问题。当时用计算机很难对于敏设想的复杂构形进行数值模拟计算。于是于敏设想分解模型、分步计算的方法。按照于敏的想法，需要先验证原子能压缩是否能使聚变材料自持燃烧，为此准备了两个模型。通过改变计算模型的外边界条件的办法，来模拟原子弹能量瞬间作用在聚变材料氘化锂6及其它材料构形的氢弹主体上。
于敏使用计算机在1965年11月先期分步验证了三个模型，取得了成功。计算表明，只要适当控制原子弹能量，就可以设计出百万吨级的氢弹。在此期间，别的研究小组经过大量计算不断改进氢弹主体压缩的近似条件，最后得到了一个很好的解析函数描述的氢弹主体接收辐射能的边界条件。此后，于敏把各方面的研究成果归纳整理成基本完整的氢弹物理方案。
于敏提出的方案基本思想是：氢弹是把热核装料氘化锂6加热到高温发生聚变反应;发生聚变反应的先决条件是高温、高密度：要使热核装料燃烧充分，必须使燃烧区的高温维持足够长的时间，这就需要创造一种自持聚变反应的条件，这个条件要由原子弹爆炸来创造。因而，氢弹包含有“初级”和“次级”两个部分。为自持聚变反应创造条件的原子弹装置称为“初级”或“扳机”，后来又称为“引爆弹”。使热核装料发生聚变反应释放出能量和中子并诱发铀外壳发生裂变反应，释放出更多能量的氢弹部分，称为“次级”或“被扳机”，后来称为“氢弹主体”。高威力氢弹爆炸时释放的巨大能量，主要来源于氢弹主体部分。
1966年1月，九院制定了爆轰模拟实验方案。九院理论部最初提出的进行爆轰模拟实验的“扳机”结构方案存在着三个难以克服的技术问题。经过3个多月的不懈努力，进行了上百次爆轰模拟实验和反复研究分析，解决了遇到的三大技术难题。然后理论部根据爆轰模拟实验结果，修订出氢弹原理试验装置的“扳机”理论设计模型。 1966年5月，与美国氢弹研制中进行了两次助爆型试验类似，九院在核试验基地完成了含有热核材料的加强型原子弹空爆试验，给氢弹理论研究提供了实测数据。1966年8月和9月，九院先后进行了两次局部爆轰实验，并于11月进行了整体爆轰出中子实验，实验结果理想。至此，“扳机”试验的方案被肯定。
1966年12月28日，我国氢弹原理试验圆满成功。为了对氢弹爆炸过程进行尽可能详细的测量，试验采取塔爆方式，因此不得不控制威力。这次核爆炸后取得了大量的测量数据，特别是取得了热核反应过程、氘化锂6反应速率及聚变威力等重要数据。试验实测威力12.2万吨TNT当量。这次试验表明中国已掌握氢弹的设计原理，氢弹的原理、材料、构形都是正确的。这使中国成为继美、苏、英之后世界上第4个掌握氢弹设计原理和制造技术的国家。
1967年6月，中国又进行了第一次氢弹空爆试验，威力330万吨TNT当量。至此，我国证明了自己拥有了真正的氢弹武器，而不仅仅是一个实验用的热核装置。其采用轰炸机投送方式，向世界表明了中国的能力。
不应有的争论
需要指出的是，在氢弹原理多路探索的同时，为了直接掌握热核材料氘化锂6在核爆环境下的性质，我国在1965年6月确定先利用比较现成的条件，做一次含热核材料的原子弹空爆试验，并在1966年5月进行，获得成功。这是中国进行的第3次核试验，中国一开始就没有把这种加强型武器当作氢弹。这表明，我国从一开始就没像美苏那样在对氢弹原理性质的认识上走弯路。
美国是在设计氢弹的可行性尚未得到证实的情况下，最早开始探索氢弹的设计原理的。美国一开始在道义上要不要发展热核武器和技术上能不能制造出热核武器两个方面展开了长时间的争论，耽误了一些时间。后来由于受到当时计算机条件的限制，无法对泰勒选择的技术路线是否正确作出迅速判断，又耽误了许多时间。通常认为，判断是否为氢弹设计需要从原理、材料与构形这三个基本要素分析，当初苏联宣布的第一次氢弹试验，后来被美国质疑就是因为其原理与构形不符合要求，这成为困扰大半个世纪的核武器理论界和科技史界的一大悬案。而我国通过自主开发，特别是于敏构型的提出，使我国成为核武器国家中氢弹发展速度最快的国家。
需要强调的是，于敏构型在原理上.虽然和泰勒一乌拉姆构型差不多，但是_在“扳机”设计和压缩能量向次级的引入方面有着独特的思路，这也使其被许多专家认为是新构型。也有人认为，即使两者相似度颇高，但是世界普遍公认，我：国与苏、英、法不同，是独立自主突破和实现这一原理的，在设计参数选择和结构设计上有独到之处，因此也可以将其称为新的构型。[编辑/旭日]
1927年，格丁根两名年轻的物理学家弗里茨·豪特曼斯和杰弗里·阿特金森开始考虑太阳中的热核反应，提出了氢原子发生聚变产生太阳能的理论。到30年代人们已经清楚地知道：重氢和超重氢发生聚变时，没有临界质量的限制，会产生无限大的爆炸，能做成比原子弹威力大得多的武器。但是实现聚变反应所需要的条件，要比实现重核裂变反应所需要的条件苛刻得多。氘、氚原子核结合在一起实现聚变，通常难以实现，因为氘、氚原子核都带正电，它们之间的电作用力是排斥性的，阻碍两个原子核的进一步靠近和发生反应，只有冲破这种阻力才能实现聚变。
冲破这种阻力的方法就是让一个原子核以极高的速度冲向另一个原子核，或者让两者高速对撞，靠近到强大的核力发生作用的距离以内。怎样才能使原子核具有很高的速度呢？我们知道：当物质的温度很高时，其分子的热运动速度也很快，在相当于太阳和恒星的内部温度（几千万度）下，氘核就能战胜原子核的静电斥力，与另一个原子核发生聚变反应。由于聚变反应只有在非常高的温度下才能进行，所以又称为热核反应，利用热核反应产生爆炸的氢弹也称为热核武器。但是几千万度的高温是无法用普通的加热方法获得的，因此尽管轻核聚变反应发现得比裂变反应早，却长期没有造出氢弹来。
直到1942年，科学家们才逐渐认识到，研制这种“聚变炸弹”首先取决于裂变弹的成功，用原子弹爆炸的高温和压力可以使重氢和超重氢产生聚变，并以此产生维持聚变反应所需要的高温，所以氢弹要用原子弹来引爆。二战中，科学家虽然集中力量研究重元素以开发原子弹，但是对轻元素的研究也没有放松。
氢弹设计思路
早在1941年9月，在美国刚开始研制原子弹的时候，物理学家费米就向泰勒提出是否能利用原子弹爆炸点燃氘中热核反应的问题。美国开始探索氢弹是循着两条思路进行的。一条是如何用较大量裂变材料点燃少量热核材料，另一条是如何用较少的裂变材料点燃大量热核材料。最早考虑作热核材料的是液氘，因为氘核的斥力小，而液氘初始密度较大。
为了验证第一条思路，美国在1951年5月进行了两次核试验。第一次试验中将数克的氘氚小囊放在一个20多万吨当量的柱形内爆铀裂变装置外面，氘氚小囊由裂变爆炸的热辐射流点火，通过测量氘氚反应放出的中子推算聚变反应情况。这是第一次用裂变能引发热核聚变反应。虽然此次发生的聚变威力很小，与热核武器的原理突破并不是一回事，但其为氢弹设计提供了数据。第二次试验为助爆型裂变试验，试验中将在铀裂变材料芯中放置氘氚混合物，使裂变威力翻了一番。两次试验证明了这一思路的可行性。
而另一用少量裂变材料点燃大量聚变材料的思路的发展，要比第一条曲折得多。为验证这一思路，美国科学家泰勒提出了“经典超级”和“闹钟”两个设计方案。其中，“经典超级”开始时就叫“超级”，基本思想是用原子弹爆炸放出的中子来点燃液氘。他们设想在初级原子弹与液氘圆柱之间放一段氘氚混合物，先点燃氘氚热核反应，再用其放出的能量来点燃液氘圆柱。他们认为一旦氘氚与氘氘的热核聚变反应被裂变能量点燃，其余聚变燃料就能依靠这部分聚变燃料放出的能量继续燃烧下去，即形成自持传播燃烧。这就像点燃一根火柴，一旦火柴头点着，火柴杆就会一直自己燃烧下去。对于“经典超级”的可行性研究，由于没有好的计算工具，进展十分缓慢。但1950年初通过手工计算发现“经典超级”需要用的氚比泰勒设想的多得多，而且还很难实现持续反应。因为对这个模型的计算表明，反应过程中损耗能量的速度要比产生能量的速度快得多，流体动力学的飞散比热核反应的建立和维持更快，会导致“灭火”。要维持比原设想的氘、氚燃烧温度低得多的氘、氚反应，就需要格外多的氚，而氚是需要专门生产的，十分昂贵，很不现实。1950年底在冯诺曼新发明的电子数值积分器和计算机上的计算确认了这一结论，因为能量的损失要比产生的快。
“闹钟”的构形是1946年由泰勒提出的。这种构形是用炸药压缩由裂变材料、热核燃料（氘、氚，或它们的化合物）和天然铀惰层交替的球层。炸药压缩使中央裂变材料芯从次临界态达到超临界态，释放出的裂变能量使聚变燃料产生显著的热核反应，热核反应放出的快中子又引起天然铀惰层的裂变，大大增加了能量释放。1947年9月，泰勒又提出在“闹钟”中用氘化锂6作为热核燃料的想法，其会在装置爆炸时与中子作用产生出氚，大大提高热核燃料的效率。但由于受计算条件的限制，泰勒在1947年提出这一设想后没做核试验。
可以看出，氢弹在这一阶段还没突破概念设计，也就是没完成构型设计。这一切直到泰勒遇到了数学家乌拉姆。
泰勒-乌拉姆构型
数学家乌拉姆就是前面提到1950年初通过手工计算发现泰勒的“经典超级”方案行不通的人。乌拉姆在完成“经典超级”的计算后，开始思考如何提高原子弹的效率。当时铀与钚的供应仍稀少而昂贵，他想，枪法原子弹中没有压缩，装料多，利用效率低，内爆法将裂变材料压缩了一下，就能减少使用量，提高效率，但炸药的能量毕竟有限，所以内爆所能达到的压缩度也是有限的，而如果使用裂变核爆炸代替内爆炸药，不就可以更大程度地压缩氘氚了吗？1950年12月，乌拉姆想出了一个使内爆压缩度成量级提高的办法，他称之为“流体力学透镜”，他想到的是用裂变爆炸的冲击波作为压缩内爆系统的动力。就是利用后来称为“初级”的原子弹释放的能量来压缩另一个后被称为“次级”的完全不同的氘氚弹。1951年1月底乌拉姆认识到有可能达到的高压缩将克服实现大规模聚变反应的障碍。最初乌拉姆设想用爆炸的初级弹芯释放出来的中子流或流体力学冲击波来实现压缩，但参与并十分了解前面提到的美国助爆核试验设计的泰勒，提出用初级的热辐射流更有希望实现这种压缩。泰勒从乌拉姆的两级构形想到了用辐射能压缩的平行设计方案。
1951年3月，乌拉姆与泰勒共同提出了用裂变初级的辐射能压缩热核次级的设计方案。对于洛斯·阿拉莫斯的同事们来说，这个方案几乎与1939年发现裂变一样，使物理学家们大吃一惊。泰勒和乌拉姆发现的新方法，使原来对研究氢弹持反对或怀疑态度的人有了根本转变，使他们确信研制可以成功。以后，泰勒又相继提出“在热核燃料里加入易裂变材料部件并使用氘化锂6作为热核燃料”的设想。用易裂变材料部件将压缩以后的热核材料点火，同时其产生的中子又可以在氘化锂6这样的热核燃料中产生出氚，从而持续这种聚变反应。这种氢弹设计原理被称为“分级辐射内爆原理”，而这种加入易裂变部件和热核燃料的两级构型，被称为“泰勒一乌拉姆构型”，即“T-U”构型。 采用这种构型设计制造的世界首枚氢弹被称为“迈克”，并在1952年11月进行了试验，产生了相当于广岛原子弹700倍的爆炸威力。但此次试验的装置使用了液氘作为热核燃料，并没有使用以后普遍使用的氘化锂6等材料。其主要原因，一是反应过程比较单纯，容易计算清楚，而且在前10年已经对纯氘聚变燃料做过大量的研究;二是当时只有天然锂，富集锂6的锂产品还没有足够的数量，在“迈克”氢弹试验时首座锂加工厂刚刚开建。“迈克”氢弹装置的中间是1颗原子弹，周围装了1吨高度压缩成液态的氘氚混合物，最外面是强惰性金属壳。整个装置体积比载重汽车还大，高6米，直径1.8米，重约65吨，看上去像个大暖瓶，其原理更像是一个巨大的冰箱。这种装置显然只是原理验证装置，还远不具备实战性。
直到1954年3月，美国才首次试验了用氘化锂作聚变燃料的泰勒一乌拉姆构型氢弹，这种装置代号“虾”。“虾”装置是一个长4.56米、直径1.37米、重10.7吨的圆柱体，使用了氘化锂6。此次试验威力达15兆吨，这是美国曾经试验过的威力最大的氢弹。由于实际威力远大于理论威力，这次试验造成了美国历史上最严重的放射性灾害。此后，美国在1956年5月试验了第一个空投氢弹。至此，美国氢弹才全面武器化。
中国的探索
研制氢弹是人类历史上的第一次智力竞赛。为了研制原子弹，首先要解决一系列工程技术问题，并且要在矿场和各类工厂里面开展大规模的工作。研究氢弹则需要一系列新的科研方向和新人才的出现。这些新的人才包括高温等离子物理学家、超高密度能量物理学家和异常压力物理学家。在这场竞赛中，各国纷纷斩获了氢弹这种人类历史上最强大的武器。
1953年8月，苏联进行了第一个热核装置试验，但此次试验的是否是真正的氢弹至今仍存争议。以后在萨哈罗夫的主持下，苏联1955年11月进行了两级构形热核装置试验，这使苏联真正迈入氢弹行列。1958年4月，英国在美国人的帮助下完成了氢弹首次试验。法国发展氢弹比较缓慢，氢弹原理试验比中国晚了20个月，直到1968年8月法国才完成首次热核武器试验。在氢弹原理的突破上，可以说这些国家相互都有一定的关系。苏联是以秘密获取到的氢弹基础资料为基础实现突破，英国是通过美国了解到了氢弹原理，法国则是在英国人帮助下掌握了氢弹秘密，因此这些国家氢弹设计都采用泰勒一乌拉姆构型的两级热核装置毫不意外。而氢弹设计之路上行进最为艰难的当属当时对外完全封闭的中国。
1960年，我国在原子弹研制的同时，开始部署氢弹的研制任务。研究机构先后得出结论：加强型原子弹结构，尽管伴随着热核反应产生，但持续代数较少，不可能成为氢弹。提出可就铀与氘化锂6加强耦合等技术问题展开研究。
1964年10月，我国第一颗原子弹爆炸试验成功后，一方面组织研究原子弹的小型化，一方面迅速抽调了1/3的力量，加速突破氢弹原理。在调研一切公开资料的基础上，确定了第一个氢弹的研制目标为：威力在100万吨TNT当量以上，重最不超过1吨，简称为“1100”。这一目标的提出标志着当时的领导和专家们对氢弹的正确认识，对以后的氢弹原理突破起了很好的作用。
1965年7月，我国着重研究了突破氢弹的两条可能的技术途径，但计算结果表明，两条途径都有困难。其中一条途径是加强型模型，已弄清楚了这种模型的威力与重量的关系，要想威力上去，重量就得上去;在总威力中，聚变威力所占份额不能随威力的增加而增加;这种核弹中所加的热核材料固然能起到加强原子弹威力的作用，但由于热核材料燃烧得不充分，这种加强作用有限。显然，这条途径与“1100”这一目标相差甚远，探索突破氢弹的技术途径一时受阻。
于敏构型
在这种情况下，从设计理论寻找突破口成为关键。以于敏为首的理论研究人员从计算模型中优选了三个用不同核材料设计的模型，进行深入分析。
于敏首先分析了原子弹爆炸所释放的各种能量形式，比较了它们的特性与在总能量中所占的比例。然后，设计了能减少能量损失、提高效率的结构，提高用来压缩热核材料氘化锂6的能量。这时需要解决有多少能量可利用，氘化锂6能压缩到什么程度，如何使它点火并持续燃烧下去等问题。当时用计算机很难对于敏设想的复杂构形进行数值模拟计算。于是于敏设想分解模型、分步计算的方法。按照于敏的想法，需要先验证原子能压缩是否能使聚变材料自持燃烧，为此准备了两个模型。通过改变计算模型的外边界条件的办法，来模拟原子弹能量瞬间作用在聚变材料氘化锂6及其它材料构形的氢弹主体上。
于敏使用计算机在1965年11月先期分步验证了三个模型，取得了成功。计算表明，只要适当控制原子弹能量，就可以设计出百万吨级的氢弹。在此期间，别的研究小组经过大量计算不断改进氢弹主体压缩的近似条件，最后得到了一个很好的解析函数描述的氢弹主体接收辐射能的边界条件。此后，于敏把各方面的研究成果归纳整理成基本完整的氢弹物理方案。
于敏提出的方案基本思想是：氢弹是把热核装料氘化锂6加热到高温发生聚变反应;发生聚变反应的先决条件是高温、高密度：要使热核装料燃烧充分，必须使燃烧区的高温维持足够长的时间，这就需要创造一种自持聚变反应的条件，这个条件要由原子弹爆炸来创造。因而，氢弹包含有“初级”和“次级”两个部分。为自持聚变反应创造条件的原子弹装置称为“初级”或“扳机”，后来又称为“引爆弹”。使热核装料发生聚变反应释放出能量和中子并诱发铀外壳发生裂变反应，释放出更多能量的氢弹部分，称为“次级”或“被扳机”，后来称为“氢弹主体”。高威力氢弹爆炸时释放的巨大能量，主要来源于氢弹主体部分。
1966年1月，九院制定了爆轰模拟实验方案。九院理论部最初提出的进行爆轰模拟实验的“扳机”结构方案存在着三个难以克服的技术问题。经过3个多月的不懈努力，进行了上百次爆轰模拟实验和反复研究分析，解决了遇到的三大技术难题。然后理论部根据爆轰模拟实验结果，修订出氢弹原理试验装置的“扳机”理论设计模型。 1966年5月，与美国氢弹研制中进行了两次助爆型试验类似，九院在核试验基地完成了含有热核材料的加强型原子弹空爆试验，给氢弹理论研究提供了实测数据。1966年8月和9月，九院先后进行了两次局部爆轰实验，并于11月进行了整体爆轰出中子实验，实验结果理想。至此，“扳机”试验的方案被肯定。
1966年12月28日，我国氢弹原理试验圆满成功。为了对氢弹爆炸过程进行尽可能详细的测量，试验采取塔爆方式，因此不得不控制威力。这次核爆炸后取得了大量的测量数据，特别是取得了热核反应过程、氘化锂6反应速率及聚变威力等重要数据。试验实测威力12.2万吨TNT当量。这次试验表明中国已掌握氢弹的设计原理，氢弹的原理、材料、构形都是正确的。这使中国成为继美、苏、英之后世界上第4个掌握氢弹设计原理和制造技术的国家。
1967年6月，中国又进行了第一次氢弹空爆试验，威力330万吨TNT当量。至此，我国证明了自己拥有了真正的氢弹武器，而不仅仅是一个实验用的热核装置。其采用轰炸机投送方式，向世界表明了中国的能力。
不应有的争论
需要指出的是，在氢弹原理多路探索的同时，为了直接掌握热核材料氘化锂6在核爆环境下的性质，我国在1965年6月确定先利用比较现成的条件，做一次含热核材料的原子弹空爆试验，并在1966年5月进行，获得成功。这是中国进行的第3次核试验，中国一开始就没有把这种加强型武器当作氢弹。这表明，我国从一开始就没像美苏那样在对氢弹原理性质的认识上走弯路。
美国是在设计氢弹的可行性尚未得到证实的情况下，最早开始探索氢弹的设计原理的。美国一开始在道义上要不要发展热核武器和技术上能不能制造出热核武器两个方面展开了长时间的争论，耽误了一些时间。后来由于受到当时计算机条件的限制，无法对泰勒选择的技术路线是否正确作出迅速判断，又耽误了许多时间。通常认为，判断是否为氢弹设计需要从原理、材料与构形这三个基本要素分析，当初苏联宣布的第一次氢弹试验，后来被美国质疑就是因为其原理与构形不符合要求，这成为困扰大半个世纪的核武器理论界和科技史界的一大悬案。而我国通过自主开发，特别是于敏构型的提出，使我国成为核武器国家中氢弹发展速度最快的国家。
需要强调的是，于敏构型在原理上.虽然和泰勒一乌拉姆构型差不多，但是_在“扳机”设计和压缩能量向次级的引入方面有着独特的思路，这也使其被许多专家认为是新构型。也有人认为，即使两者相似度颇高，但是世界普遍公认，我：国与苏、英、法不同，是独立自主突破和实现这一原理的，在设计参数选择和结构设计上有独到之处，因此也可以将其称为新的构型。[编辑/旭日]