氢弹，属于核武器中热核武器的一种。主要利用氢的同位素（氘、氚）的核聚变反应所释放的能量来进行杀伤破坏，属于威力强大的大规模杀伤性武器。美利坚合众国、俄罗斯联邦、大不列颠及北爱尔兰联合王国、中华人民共和国、法兰西共和国是公认拥有热核武器的国家。目前氢弹的工程设计与制造氢弹的构形设计为被联合国五大常任理事国列为最高机密。
氢弹的设计细节处于严格保密状态，氢弹的构型一直是五大联合国安全理事会常任理事国的最高机密。然而其基本原理已被公众广泛得知。在接近三十年的时间里，这个方案的基本特征都作为国家机密秘而不宣。它的特征包括
由于这个设计方案使用氢同位素聚变反应来产生中子，它被认为是氢弹的秘密。然而，在绝大多数应用中，它的毁灭性的能量都是来自于铀的核裂变，而不是氢的核聚变。最初，这个方案用于数百万吨当量的热核武器，但是由于它也非常适用于小型核武器，中、美、英、苏俄基本上是使用此方案，但在工程设计与制造氢弹的构形设计为五大常任理事国私藏，被列为最高机密。
热核武器的基本原理与太阳等恒星相似，利用核聚变产生能量，但其反应不受控，瞬间释放全部能量。在目前的应用阶段，就其原理来说，它不是“纯净”的核聚变武器。确切的说，它应该叫“三相弹”，也称作“氢铀弹”。
目前的氢弹需要由原子弹的核裂变产生的超高温来引发核聚变反应，单纯使用核聚变反应的氢弹还是假想阶段。要完成一颗氢弹的核聚变材料，主要有氘、氚、氘化锂-6。另外，氢弹常见原料也可以是铅、铀-235、钚、铍、铀-238。
氢铀弹的爆炸过程大致是：核裂变—核聚变—核裂变，因此又称为“三相弹”。它的核装料中，最外部是铀-238外壳，里面包裹着一个氢弹，氢弹内部又有一个用于引爆氢弹的原子弹。它的特点是，借助核聚变产生的大量中子轰击铀-238，使铀-238发生裂变反应。这种氢铀弹的威力非常大，放射性尘埃多，所以是一种“肮脏”的核武器，但是其具有空前绝后的爆炸威力。
1950年1月，美国总统杜鲁门决定研制氢弹。氢弹的研究工作由匈牙利籍犹太裔科学家爱德华·泰勒领导。爱德华·泰勒被称为美国氢弹之父。1951年泰勒在占有乌拉姆的一个创新构想，并将其开发成第一个可行的爆炸当量达百万吨级氢弹设计。乌拉姆及泰勒的贡献成为后来的泰勒-乌拉姆设计方案。利用原子弹促进爆炸时产生的高温，使氘发生核聚变反应。
1951年5月，氢弹原理试验准备工作就绪，试验弹代号“乔治”，在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行。极其笨重（达62吨）的试验装置放在60余米的钢架上，装置以液态氘作为核聚变原料，并有冷却系统使氘处于极低温。试验证明爆炸威力大大超过原子弹。
1952年11月1日又一个氢弹试验装置“常春藤麦克”在太平洋的埃内韦塔克环礁上爆炸。该装置高6米，直径为1.8米，重达65吨，看上去像大暖瓶，爆炸威力达1000万吨TNT当量。相当于广岛型原子弹的500倍。“常春藤麦克”体积比一辆载重汽车还大，它必须装有笨重的制冷系统，这样的装置飞机、导弹都无法运载，没有什么实战价值。
1954年，美国的第一颗实用型氢弹在比基尼岛试验成功。
1953年8月，苏联宣布氢弹试验成功，当量40万吨。其方案是采用锂的一种同位素锂─6和氘的化合物──氘化锂作核燃料。氘化锂是固体，不需冷却压缩，制作成本低、体积小、重量轻、便于运载。这种氢弹称为“干式”氢弹，所以苏联是第一个成功把氢弹实用化的国家。
1955年，萨哈罗夫留在萨罗夫主导研发并设计制造出苏联首枚百万吨级氢弹，并于1961年进一步成功试爆有史以来破坏力最大的核武器——沙皇炸弹，爆炸当量超过5,000万吨。安德烈·德米特里耶维奇·萨哈罗夫被称为苏联氢弹之父。
英国于1957年5月15日拥有氢弹。
法国在美国曼哈顿计划协助下核技术亦有长足进展，于1968年8月也拥有了氢弹。
1998年5月11日于拉贾斯坦邦的伯克兰地区进行3次地下核试验，同时也向世界宣告印度正式晋身拥核国家。但印度迄今仅掌握原子弹而不包括氢弹。
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