อาวุธนิวเคลียร์มีประสิทธิภาพมากที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติในแง่ของต้นทุน / ประสิทธิภาพ: ค่าใช้จ่ายประจำปีของการพัฒนา การทดสอบ การผลิตและการบำรุงรักษาอาวุธเหล่านี้คิดเป็น 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ของงบประมาณทางทหารของสหรัฐอเมริกาและ สหพันธรัฐรัสเซีย - ประเทศที่มีศูนย์การผลิตนิวเคลียร์ที่ตั้งขึ้นแล้ว พัฒนาวิศวกรรมพลังงานปรมาณู และความพร้อมของซูเปอร์คอมพิวเตอร์จำนวนมากสำหรับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการระเบิดนิวเคลียร์
การใช้อุปกรณ์นิวเคลียร์เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีหนักที่จะสลายตัวเป็นอะตอมของธาตุที่เบากว่าด้วยการปล่อยพลังงานในรูปแบบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (ช่วงแกมมาและรังสีเอกซ์) รวมทั้งใน รูปแบบของพลังงานจลน์ของอนุภาคมูลฐานที่กระเจิง (นิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอน) และนิวเคลียสของอะตอมของธาตุเบา (ซีเซียม สตรอนเทียม ไอโอดีน และอื่นๆ)
ธาตุหนักที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือยูเรเนียมและพลูโทเนียม ไอโซโทปของพวกมันเมื่อทำการฟิชชันนิวเคลียสจะปล่อยนิวตรอน 2 ถึง 3 ตัว ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกตัวของนิวเคลียสของอะตอมใกล้เคียง เป็นต้น ปฏิกิริยาการแพร่กระจายตัวเอง (ที่เรียกว่าลูกโซ่) กับการปล่อยพลังงานจำนวนมากเกิดขึ้นในสาร ในการเริ่มต้นปฏิกิริยา จำเป็นต้องมีมวลวิกฤตจำนวนหนึ่ง ซึ่งปริมาตรจะเพียงพอสำหรับการจับนิวตรอนโดยนิวเคลียสของอะตอมโดยไม่ปล่อยนิวตรอนออกนอกสาร มวลวิกฤตสามารถลดลงได้ด้วยตัวสะท้อนนิวตรอนและแหล่งกำเนิดนิวตรอนที่เริ่มต้น
ปฏิกิริยาฟิชชันเริ่มต้นโดยการรวมมวลวิกฤตยิ่งยวดสองมวลเข้าเป็นมวลวิกฤตยิ่งยวดเดียว หรือโดยการบีบอัดเปลือกทรงกลมของมวลวิกฤตยิ่งยวดให้เป็นทรงกลม ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความเข้มข้นของสสารฟิชไซล์ในปริมาตรที่กำหนด วัสดุฟิชไซล์ถูกรวมหรือบีบอัดด้วยการระเบิดทางเคมีโดยตรง
นอกจากปฏิกิริยาฟิชชันของธาตุหนักแล้ว ปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ธาตุเบายังใช้ในประจุนิวเคลียร์อีกด้วย เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันต้องการความร้อนและการบีบอัดของสสารสูงถึงหลายสิบล้านองศาและบรรยากาศ ซึ่งสามารถให้ได้เพียงเพราะพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาฟิชชัน ดังนั้นประจุเทอร์โมนิวเคลียร์จึงได้รับการออกแบบตามรูปแบบสองขั้นตอน ไอโซโทปของไฮโดรเจน ทริเทียม และดิวเทอเรียม (ต้องการค่าอุณหภูมิและความดันต่ำสุดเพื่อเริ่มปฏิกิริยาฟิวชัน) หรือสารประกอบทางเคมี ลิเธียม ดิวเทอไรด์ (ส่วนหลังภายใต้การกระทำของนิวตรอนจากการระเบิดในระยะแรก จะถูกแบ่งออก) เป็นไอโซโทปและฮีเลียม) ใช้เป็นธาตุแสง พลังงานในปฏิกิริยาฟิวชันถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและพลังงานจลน์ของนิวตรอน อิเล็กตรอน และนิวเคลียสฮีเลียม (ที่เรียกว่าอนุภาคแอลฟา) การปล่อยพลังงานของปฏิกิริยาฟิวชันต่อหน่วยมวลนั้นสูงกว่าปฏิกิริยาฟิชชันสี่เท่า
ทริเทียมและดิวเทอเรียมของผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวเองยังถูกใช้เป็นแหล่งของนิวตรอนเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาฟิชชัน ทริเทียมหรือส่วนผสมของไอโซโทปไฮโดรเจนภายใต้การกระทำของการบีบอัดของเปลือกพลูโทเนียม บางส่วนเข้าสู่ปฏิกิริยาฟิวชันด้วยการปลดปล่อยนิวตรอน ซึ่งเปลี่ยนพลูโทเนียมให้อยู่ในสถานะวิกฤตยิ่งยวด
ส่วนประกอบหลักของหัวรบนิวเคลียร์สมัยใหม่มีดังนี้:
- ไอโซโทปยูเรเนียม U-238 ที่เสถียร (ไม่ใช่ฟิสไซล์ตามธรรมชาติ) สกัดจากแร่ยูเรเนียมหรือ (ในรูปของสิ่งเจือปน) จากแร่ฟอสเฟต
- ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี (ฟิสไซล์ที่เกิดขึ้นเอง) ของยูเรเนียม U-235 ที่สกัดจากแร่ยูเรเนียมหรือผลิตจาก U-238 ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
- ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของพลูโทเนียม Pu-239 ที่ผลิตจาก U-238 ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
- ไอโซโทปที่เสถียรของไฮโดรเจน ดิวเทอเรียม ดี สกัดจากน้ำธรรมชาติหรือผลิตจากโพรเทียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
- ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของไฮโดรเจน ทริเทียม ที ที่ผลิตจากดิวเทอเรียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
- ไอโซโทปเสถียรของลิเธียม Li-6 สกัดจากแร่
- ไอโซโทปเสถียรของเบริลเลียมบี-9 สกัดจากแร่
- HMX และ triaminotrinitrobenzene วัตถุระเบิดเคมี
มวลวิกฤตของลูกบอลที่ทำจาก U-235 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 17 ซม. คือ 50 กก. มวลวิกฤตของลูกบอลที่ทำจาก Pu-239 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. คือ 11 กก. ด้วยแผ่นสะท้อนแสงเบริลเลียมนิวตรอนและแหล่งกำเนิดนิวตรอนไอโซโทป มวลวิกฤตจะลดลงเหลือ 35 และ 6 กก. ตามลำดับ
เพื่อขจัดความเสี่ยงของการดำเนินการที่เกิดขึ้นเองของประจุนิวเคลียร์พวกเขาใช้สิ่งที่เรียกว่า Pu-239 เกรดอาวุธ ทำให้บริสุทธิ์จากไอโซโทปพลูโทเนียมอื่นๆ ที่เสถียรน้อยกว่าจนถึงระดับ 94% ด้วยระยะเวลา 30 ปี พลูโทเนียมจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่เกิดขึ้นเองของไอโซโทป เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกล พลูโทเนียมจะเจือด้วยแกลเลียม 1 เปอร์เซ็นต์โดยมวล และเคลือบด้วยนิกเกิลบางๆ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดออกซิเดชัน
อุณหภูมิของการแผ่รังสีความร้อนด้วยตัวเองของพลูโทเนียมในระหว่างการจัดเก็บประจุนิวเคลียร์จะต้องไม่เกิน 100 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิการสลายตัวของวัตถุระเบิดทางเคมี
ณ ปี 2543 ปริมาณพลูโทเนียมเกรดอาวุธในการกำจัดของสหพันธรัฐรัสเซียอยู่ที่ประมาณ 170 ตัน สหรัฐอเมริกา - 103 ตัน บวกกับอีกหลายสิบตันที่ยอมรับสำหรับการจัดเก็บจากประเทศนาโต ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้ ซึ่งไม่มีอาวุธนิวเคลียร์ สหพันธรัฐรัสเซียมีกำลังการผลิตพลูโทเนียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ในรูปแบบของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเร็วที่ใช้นิวเคลียร์แบบเร็วและเกรดอาวุธ เมื่อรวมกับพลูโทเนียมในราคาประมาณ 100 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อกรัม (5-6 กก. ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง) ผลิตไอโซโทปด้วยราคาประมาณ 20,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อกรัม (4-5 กรัมต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง)
แบบแรกสุดของประจุนิวเคลียร์ฟิชชันคือ Kid and Fat Man ซึ่งพัฒนาขึ้นในสหรัฐอเมริกาในช่วงกลางทศวรรษ 1940 ประจุประเภทหลังแตกต่างจากครั้งแรกในอุปกรณ์ที่ซับซ้อนสำหรับการซิงโครไนซ์การระเบิดของตัวระเบิดไฟฟ้าจำนวนมากและในขนาดตามขวางขนาดใหญ่
"เด็ก" ถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบปืนใหญ่ - กระบอกปืนใหญ่ถูกติดตั้งตามแกนตามยาวของตัวระเบิดอากาศที่ปลายอูเรเนียมซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของวัสดุฟิชไซล์ (ยูเรเนียม U-235) ในครึ่งหลัง ของวัสดุฟิชไซล์คือโพรเจกไทล์ที่ถูกเร่งด้วยประจุผง ปัจจัยการใช้ประโยชน์ของยูเรเนียมในปฏิกิริยาฟิชชันอยู่ที่ประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ มวล U-235 ที่เหลือหลุดออกมาในรูปของสารกัมมันตภาพรังสีที่ตกตะกอนด้วยครึ่งชีวิต 700 ล้านปี
"คนอ้วน" ถูกสร้างขึ้นตามแผนระเบิด - ทรงกลมกลวงของวัสดุฟิชไซล์ (Pu-239 พลูโทเนียม) ล้อมรอบด้วยเปลือกที่ทำจากยูเรเนียม U-238 (ตัวดัน) เปลือกอลูมิเนียม (ดับ) และเปลือก (ระเบิด) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ซึ่งประกอบด้วยส่วนห้าและหกเหลี่ยมของวัตถุระเบิดเคมี บนพื้นผิวด้านนอกซึ่งมีการติดตั้งตัวจุดระเบิดด้วยไฟฟ้า แต่ละส่วนเป็นเลนส์ระเบิดของวัตถุระเบิดสองประเภทที่มีอัตราการระเบิดต่างกัน โดยเปลี่ยนคลื่นแรงดันที่แยกออกไปเป็นคลื่นบรรจบกันทรงกลม บีบอัดเปลือกอะลูมิเนียมอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจะบีบอัดเปลือกยูเรเนียม และอันนั้น - ทรงกลมพลูโทเนียมจนกระทั่ง ช่องด้านในปิด ตัวดูดซับอะลูมิเนียมถูกใช้เพื่อดูดซับแรงถีบกลับของคลื่นแรงดันเมื่อมันผ่านเข้าไปในวัสดุที่มีความหนาแน่นสูงกว่า และใช้ตัวดันยูเรเนียมเพื่อกักเก็บพลูโทเนียมอย่างเฉื่อยระหว่างปฏิกิริยาฟิชชัน ในช่องด้านในของทรงกลมพลูโทเนียมมีแหล่งกำเนิดนิวตรอนซึ่งทำจากพอโลเนียมไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี Po-210 และเบริลเลียมซึ่งปล่อยนิวตรอนภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลฟาจากพอโลเนียม ปัจจัยการใช้ประโยชน์ของสารฟิชไซล์อยู่ที่ประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ ครึ่งชีวิตของกัมมันตภาพรังสีที่ออกมาเสียคือ 24,000 ปี
ทันทีหลังจากการสร้าง "Kid" และ "Fat Man" ในสหรัฐอเมริกา งานเริ่มปรับการออกแบบประจุนิวเคลียร์ให้เหมาะสม ทั้งแบบแผนปืนใหญ่และการระเบิด โดยมุ่งเป้าไปที่การลดมวลวิกฤต เพิ่มอัตราการใช้วัสดุฟิชไซล์ ลดความซับซ้อนของ ระบบจุดระเบิดไฟฟ้าและลดขนาด ในสหภาพโซเวียตและรัฐอื่น ๆ - เจ้าของอาวุธนิวเคลียร์ ค่าใช้จ่ายถูกสร้างขึ้นในขั้นต้นตามแผนการที่ไม่เปิดเผย อันเป็นผลมาจากการปรับให้เหมาะสมของการออกแบบ มวลวิกฤตของวัสดุฟิชไซล์ลดลง และสัมประสิทธิ์การใช้งานเพิ่มขึ้นหลายครั้งเนื่องจากการใช้ตัวสะท้อนแสงนิวตรอนและแหล่งกำเนิดนิวตรอน
รีเฟลกเตอร์เบริลเลียมนิวตรอนเป็นเปลือกโลหะที่มีความหนาสูงสุด 40 มม. แหล่งกำเนิดนิวตรอนคือไอโซโทปก๊าซที่เติมโพรงในพลูโทเนียมหรือไอรอนไฮไดรด์ที่ชุบทริเทียมด้วยไททาเนียมที่เก็บไว้ในกระบอกสูบแยกต่างหาก (บูสเตอร์) และปล่อยไอโซโทปภายใต้การกระทำของความร้อน โดยไฟฟ้าทันทีก่อนใช้ประจุนิวเคลียร์ หลังจากนั้นไอโซโทปจะถูกป้อนผ่านท่อส่งก๊าซเข้าสู่ประจุ การแก้ปัญหาทางเทคนิคแบบหลังทำให้สามารถคูณพลังของประจุนิวเคลียร์ได้ขึ้นอยู่กับปริมาตรของไอโซโทปที่สูบ และยังอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนส่วนผสมของก๊าซด้วยส่วนผสมใหม่ทุกๆ 4-5 ปี เนื่องจากค่าครึ่งชีวิตของไอโซโทปคือ 12 ปี. ปริมาณไอโซโทปส่วนเกินในบูสเตอร์ทำให้สามารถลดมวลวิกฤตของพลูโทเนียมลงเหลือ 3 กก. และเพิ่มผลกระทบของปัจจัยที่สร้างความเสียหายเช่นการแผ่รังสีนิวตรอนอย่างมีนัยสำคัญ (โดยการลดผลกระทบของปัจจัยความเสียหายอื่น ๆ - คลื่นกระแทกและการแผ่รังสีแสง). อันเป็นผลมาจากการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ ปัจจัยการใช้วัสดุฟิชไซล์เพิ่มขึ้นเป็น 20% ในกรณีของไอโซโทปส่วนเกิน - มากถึง 40%
รูปแบบปืนใหญ่ถูกทำให้ง่ายขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนไปเป็นการระเบิดในแนวรัศมี-แนวแกนโดยการสร้างอาร์เรย์ของวัสดุฟิชไซล์ในรูปแบบของกระบอกกลวง บดด้วยการระเบิดของปลายทั้งสองข้างและประจุระเบิดในแนวแกนหนึ่งอัน
รูปแบบการระเบิดถูกปรับให้เหมาะสม (SWAN) โดยการสร้างเปลือกนอกของวัตถุระเบิดให้อยู่ในรูปของทรงรี ซึ่งทำให้สามารถลดจำนวนเลนส์ระเบิดลงเหลือสองหน่วยที่เว้นระยะห่างจากขั้วของทรงรี - ความแตกต่างใน ความเร็วของคลื่นระเบิดในส่วนตัดขวางของเลนส์ระเบิดช่วยให้มั่นใจได้ว่าคลื่นกระแทกไปยังพื้นผิวทรงกลมของชั้นด้านในของวัตถุระเบิดพร้อมกันของคลื่นกระแทกซึ่งการระเบิดจะบีบอัดเปลือกเบริลเลียมอย่างสม่ำเสมอ (รวมฟังก์ชั่นของตัวสะท้อนแสงนิวตรอนและ แดมเปอร์หดตัวของคลื่นแรงดัน) และพลูโทเนียมทรงกลมที่มีโพรงภายในที่เต็มไปด้วยไอโซโทปหรือส่วนผสมของดิวเทอเรียม
รูปแบบการระเบิดที่กะทัดรัดที่สุด (ใช้ในขีปนาวุธโซเวียต 152 มม.) คือการดำเนินการของแอสเซมบลีที่ระเบิดได้ - เบริลเลียม - พลูโทเนียมในรูปแบบของทรงรีกลวงที่มีความหนาของผนังผันแปรซึ่งให้การเสียรูปที่คำนวณได้ของแอสเซมบลี ภายใต้การกระทำของคลื่นกระแทกจากการระเบิดสู่โครงสร้างทรงกลมสุดท้าย
แม้จะมีการปรับปรุงทางเทคนิคหลายอย่าง แต่พลังของประจุนิวเคลียร์ฟิชชันยังคงถูกจำกัดไว้ที่ระดับ 100 Ktn ใน TNT ที่เทียบเท่ากัน เนื่องจากการขยายตัวที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของชั้นนอกของสารฟิชไซล์ในระหว่างการระเบิดโดยแยกสสารออกจากปฏิกิริยาฟิชชัน
ดังนั้นจึงเสนอการออกแบบสำหรับประจุเทอร์โมนิวเคลียร์ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบฟิชชันหนักและองค์ประกอบฟิวชั่นเบา ประจุเทอร์โมนิวเคลียร์ครั้งแรก (Ivy Mike) ถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของถังแช่เยือกแข็งซึ่งเต็มไปด้วยส่วนผสมของเหลวของทริเทียมและดิวเทอเรียมซึ่งมีประจุพลูโทเนียมนิวเคลียร์ระเบิดอยู่ เนื่องจากขนาดที่ใหญ่มากและความจำเป็นในการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่องของถังแช่แข็ง จึงมีการใช้รูปแบบที่แตกต่างกันในทางปฏิบัติ - "พัฟ" (RDS-6s) ที่ระเบิดได้ ซึ่งรวมถึงชั้นยูเรเนียม พลูโทเนียม และลิเธียมดิวเทอไรด์ที่สลับชั้นหลายชั้นด้วย ตัวสะท้อนแสงเบริลเลียมภายนอกและแหล่งกำเนิดไอโซโทปภายใน
อย่างไรก็ตาม พลังของ "พัฟ" ก็ถูกจำกัดด้วยระดับ 1 Mtn เนื่องจากการเริ่มต้นของปฏิกิริยาฟิชชันและการสังเคราะห์ในชั้นในและการขยายตัวของชั้นนอกที่ไม่ทำปฏิกิริยา เพื่อที่จะเอาชนะข้อจำกัดนี้ แผนงานได้รับการพัฒนาสำหรับการบีบอัดองค์ประกอบแสงของปฏิกิริยาฟิวชันด้วยรังสีเอกซ์ (ระยะที่สอง) จากปฏิกิริยาฟิชชันของธาตุหนัก (ระยะแรก) แรงดันมหาศาลของฟลักซ์ของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาฟิชชันทำให้ลิเธียม ดิวเทอไรด์ถูกบีบอัด 10 เท่า โดยเพิ่มความหนาแน่นขึ้น 1,000 เท่า และให้ความร้อนในระหว่างกระบวนการอัด จากนั้นลิเธียมจะสัมผัสกับฟลักซ์นิวตรอนจาก ปฏิกิริยาฟิชชันกลายเป็นไอโซโทปซึ่งเข้าสู่ปฏิกิริยาฟิวชันกับดิวเทอเรียม รูปแบบสองขั้นตอนของประจุเทอร์โมนิวเคลียร์นั้นสะอาดที่สุดในแง่ของผลผลิตกัมมันตภาพรังสี เนื่องจากนิวตรอนทุติยภูมิจากปฏิกิริยาฟิวชันจะเผาผลาญยูเรเนียม / พลูโทเนียมที่ไม่ทำปฏิกิริยาไปเป็นองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีอายุสั้น และนิวตรอนเองก็ดับไปในอากาศด้วย ระยะประมาณ 1.5 กม.
เพื่อจุดประสงค์ในการจีบแบบสม่ำเสมอของขั้นตอนที่สอง ร่างกายของประจุเทอร์โมนิวเคลียร์จะทำในรูปแบบของเปลือกถั่วลิสง โดยวางการประกอบของสเตจแรกในจุดโฟกัสทางเรขาคณิตของส่วนหนึ่งของเปลือกและการประกอบของ ขั้นตอนที่สองในการโฟกัสเรขาคณิตของส่วนอื่น ๆ ของเปลือก ส่วนประกอบต่างๆ ถูกแขวนไว้ที่ส่วนต่างๆ ของร่างกายโดยใช้โฟมหรือสารเติมอากาศเจล ตามกฎของทัศนศาสตร์ การแผ่รังสีเอ็กซ์เรย์จากการระเบิดของระยะแรกจะกระจุกตัวอยู่ในช่องแคบระหว่างสองส่วนของเปลือกและกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิวของระยะที่สอง เพื่อเพิ่มการสะท้อนแสงในช่วงเอ็กซ์เรย์ พื้นผิวด้านในของตัวประจุและพื้นผิวด้านนอกของชุดประกอบขั้นที่สองจะถูกหุ้มด้วยชั้นของวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง: ตะกั่ว ทังสเตน หรือยูเรเนียม U-238 ในกรณีหลัง ประจุแสนสาหัสจะกลายเป็นสามขั้นตอน - ภายใต้การกระทำของนิวตรอนจากปฏิกิริยาฟิวชัน U-238 จะกลายเป็น U-235 ซึ่งอะตอมเข้าสู่ปฏิกิริยาฟิชชันและเพิ่มพลังการระเบิด
โครงการสามขั้นตอนรวมอยู่ในการออกแบบระเบิดทางอากาศ AN-602 ของสหภาพโซเวียตซึ่งมีกำลังการออกแบบ 100 Mtn ก่อนการทดสอบ ขั้นตอนที่สามถูกแยกออกจากองค์ประกอบของมันโดยแทนที่ยูเรเนียม U-238 ด้วยตะกั่วเนื่องจากความเสี่ยงที่จะขยายโซนของกัมมันตภาพรังสีที่ตกลงมาจากการแตกตัวของ U-238 นอกพื้นที่ทดสอบ ความจุจริงของการดัดแปลงสองขั้นตอนของ AN-602 คือ 58 ล้านตัน การเพิ่มพลังของประจุเทอร์โมนิวเคลียร์สามารถทำได้โดยการเพิ่มจำนวนประจุเทอร์โมนิวเคลียร์ในอุปกรณ์ระเบิดแบบรวม อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่จำเป็นเนื่องจากขาดเป้าหมายที่เพียงพอ - อะนาล็อกที่ทันสมัยของ AN-602 ซึ่งวางบนยานใต้น้ำ Poseidon มีรัศมีการทำลายอาคารและโครงสร้างด้วยคลื่นกระแทก 72 กม. และรัศมี ของไฟ 150 กม. ซึ่งเพียงพอที่จะทำลายเมืองใหญ่อย่างนิวยอร์กหรือโตเกียว
จากมุมมองของการจำกัดผลของการใช้อาวุธนิวเคลียร์ (การแปลอาณาเขต การลดการปล่อยกัมมันตภาพรังสี ระดับการใช้ยุทธวิธี) สิ่งที่เรียกว่า การชาร์จแบบขั้นตอนเดียวที่แม่นยำด้วยความจุสูงถึง 1 Ktn ซึ่งออกแบบมาเพื่อทำลายเป้าหมายจุด - ไซโลขีปนาวุธ, สำนักงานใหญ่, ศูนย์การสื่อสาร, เรดาร์, ระบบขีปนาวุธป้องกันทางอากาศ, เรือ, เรือดำน้ำ, เครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ ฯลฯ
การออกแบบประจุดังกล่าวสามารถทำได้ในรูปแบบของการประกอบระเบิดซึ่งรวมถึงเลนส์ระเบิดทรงรีสองอัน (วัตถุระเบิดทางเคมีจาก HMX วัสดุเฉื่อยที่ทำจากโพลีโพรพีลีน) เปลือกทรงกลมสามอัน (ตัวสะท้อนแสงนิวตรอนที่ทำจากเบริลเลียมเครื่องกำเนิดเพียโซอิเล็กทริกที่ทำจาก ซีเซียมไอโอไดด์ วัสดุฟิชไซล์จากพลูโทเนียม) และทรงกลมภายใน (เชื้อเพลิงลิเธียมดิวเทอไรด์ฟิวชัน)
ภายใต้การกระทำของคลื่นความดันที่มาบรรจบกัน ซีเซียมไอโอไดด์สร้างชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังมหาศาล การไหลของอิเล็กตรอนสร้างรังสีแกมมาในพลูโทเนียมซึ่งผลักนิวตรอนออกจากนิวเคลียส ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันที่แพร่กระจายในตัวเอง รังสีเอกซ์บีบอัดและทำให้ร้อนลิเธียม ดิวเทอไรด์ ฟลักซ์นิวตรอนจะสร้างไอโซโทปจากลิเธียมซึ่งทำปฏิกิริยากับดิวเทอเรียม ทิศทางสู่ศูนย์กลางของปฏิกิริยาฟิชชันและปฏิกิริยาฟิวชันช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะใช้เชื้อเพลิงเทอร์โมนิวเคลียร์ได้ 100%
การพัฒนาเพิ่มเติมของการออกแบบประจุนิวเคลียร์ในทิศทางของการลดพลังงานและกัมมันตภาพรังสีเป็นไปได้โดยการแทนที่พลูโทเนียมด้วยอุปกรณ์สำหรับการบีบอัดด้วยเลเซอร์ของแคปซูลที่มีส่วนผสมของทริเทียมและดิวเทอเรียม