原子弹威力之所以存在上限，简单的来说，就是核裂变材料存在临界质量和临界体积上限，而核聚变材料理论上可以无限堆积材料，提高炸弹当量。原子弹的原料为铀235或者是钚239，结构则分为枪式和内爆式，虽然成分各异，但是它们的爆炸原理却大同小异，都是通过起爆炸药将分散的处于次临界状态的核裂变材料挤压到一起，提高他们的密度，从而达到超临界质量，最后发生爆炸。
▲内爆式原子弹和氢弹的原理
核材料裂变的原理很简单，就是一个中子撞击一个铀原子，铀原子被打碎成2到3个小原子，在这一过程中除了释放出大量能量外，还会再来再跑出来2到5个中子，而这些中子会继续撞击其他铀原子，随着中子数量的不断增加和撞击的不断加速，就会导致不可控的链式核裂变反应诞生，这就是原子弹爆炸的原理。
那么是不是只要把铀235堆在一起就能够发生链式裂变反应呢？当然不是，首先铀235虽然属于辐射材料，无时无刻不在向外散发中子，但是由于原子核的体积只占据铀原子的一小部分，因此中子并不能马上撞击到原子核，如果核材料的体积太小，这些中子在还没偶遇到原子核之前就会飞到空气中去，所以这就必须要求核材料必须具备一定的体积。
其次即使是武器级的核材料，其纯度也不能达到100%，如果残留一些铀238，只有速度在2200米/秒以上的快中子撞击才能引发核裂变。而如果核材料中还拥有一些诸如硼之类的成分，还可能将散射出来的中子吸收掉一部分。因此要发生链式核反应，核材料还必须保有一定的质量，只有质量够了才能够散发出足够的中子，才能让链式核裂变反应持续发展下去，而满足这两个条件其实就是让中子增殖系数大于1，这就是所谓的临界质量和体积。
▲浓缩铀
原子弹就是把分散的核材料积压达到临界质量和体积，从而发生爆炸，但是如果为了提高原子弹的威力而不断地增加核材料分量，最后就可能让它们的中子增殖系数超过1，最后发生自发临界质量，最后发生爆炸，因此原子弹的威力是不可能无限增加的，一般认为其上限为50万吨TNT当量左右。
▲枪式原子弹原理
而氢弹相对来说就没有这方面的顾虑，氢弹的原理是通过对诸如氘和氚这样的轻原子施加高温高压，从而将其两个原子核结合在一起，成为重原子，期间轻原子中部分电子和中子会被积压出去，从而释放出比核裂变高出大约5倍的能量，这就是所谓的核聚变！
我们从这里能够看出，核聚变并不需要中子的撞击，充分必要条件就是高温高压加聚变材料，而聚变材料的重量和体积也并没有上限。因此我们可以看出，在原子弹最大威力为50万吨TNT当量的情况下，氢弹却已经出现了5000万吨TNT当量的奇葩（沙皇炸弹）！所以一个国家要真正实现可靠的核威慑，光有原子弹并不实际，发展氢弹才是长远之举，而印度在这方面的技术显然还不成熟！
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