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原子彈和氫彈都是核武器的類型，這兩種設備之間有很大的不同。簡單來說，原子彈是裂變裝置，而氫彈是聚變裝置。但是氫彈要利用裂變為聚變提供動力，也就是說原子彈可以用作氫彈的觸發器。除了原子彈和氫彈外，其實還有許多鮮為人知的核武器類型：中子彈、鹽炸彈、純聚變炸彈、電磁脈衝炸彈和反物質炸彈。
原子彈
原子彈是由核裂變釋放出巨大能量而爆炸的核武器。因此，這種炸彈也稱為裂變炸彈。事實上，「原子」一詞並不是十分準確的，因為它涉及的只是裂變的原子核（質子和中子），而不是整個原子。
原子彈使用的裂變材料一般是鈾或者鈽。以鈾為例，當一個中子射入鈾235原子核的時候，它會發生裂變生成放射性氪和鋇，並釋放出2到3個中子。這些中子再繼續撞擊其它鈾核，引發鏈式反應釋放出大量能量。不過它的同位素鈾238也會吸收中子，但不會發生裂變，這就阻止鏈式反應的發生。因此，要對鈾進行濃縮，武器級別的鈾235至少要達到90%的純度。
另一個引發鏈式反應的因素是它的質量，只有超過臨界質量才能誘發鏈式反應。投擲在廣島的「小男孩」槍式原子彈把鈾材料分成兩半，然後通過把它們撞擊在一起使它超過臨界質量。而投擲在長崎的「胖子」則是內爆式原子彈，通過普通炸彈的衝擊波壓縮次臨界材料來達到臨界質量。
氫彈
氫彈是另一種核武器，可從核聚變釋放的強大能量中爆炸，它也被稱為是一種熱核武器。氫彈使用的材料是氫的同位素：氘和氚。在極高的溫度和壓力下，這兩種同位素會發生聚變釋放出大量的能量。但是，這也遇到了一些難題。首先，氘和氚這兩種氣體存儲，並且氚這種元素自然界中極度匱乏。另外，引發聚變的高溫高壓從何而來？這些都是必須解決的問題。
科學家們通過氘化鋰作為主要的熱核材料來克服第一個問題。為了解決氚的問題，科學家設計裂變反應從鋰中產生氚。而裂變反應釋放的X射線也解決了高溫高壓的問題。所以，氫彈有兩個階段的設計：助推裂變組件和二級聚變組件。
其它類型核武器
中子彈像氫彈一樣也是熱核武器。在中子彈中，有意使用X射線反射鏡和原子惰性的外殼，使由聚變反應產生的中子爆炸逃逸，穿透防護殺死目標。中子彈的主要戰略用途是作為一種反飛彈裝置，殺死被裝甲保護的士兵，使裝甲目標暫時或永久失效。
鹽炸彈是被鈷、金和其他物質包圍的核炸彈，爆炸會產生大量長壽命的放射性塵埃。這種類型的武器可能會充當「末日武器」的功效，因為這種影響最終可能會在全球範圍內傳播。
純聚變炸彈是在不藉助裂變炸彈的情況下產生聚變反應的核武器。這種炸彈不會釋放出明顯的放射性塵埃。
電磁脈衝武器是旨在產生核電磁脈衝的炸彈，這種武器的目的是在大範圍內損壞電子設備。反物質炸彈將從物質和反物質湮滅中釋放能量，由於難以合成大量的反物質，因此尚未生產這種裝置。