수소폭탄과 원자폭탄 모두 핵폭탄이지만 수소폭탄이 원자폭탄보다 수십~수백 배 파괴력을 지닌다. 수소폭탄은 원자폭탄의 '핵분열'에 수소 원자들의 '핵융합'까지 연이어 발생시키기 때문이다.
원자폭탄은 원전에서 전기를 만들어내는 원리인 핵분열을 이용한다. 우라늄이나 플루토늄과 같은 방사성 물질은 중성자와 부딪히면 원자핵이 쪼개진다. 이때 줄어든 질량만큼 에너지가 발생한다. 또한 원자핵이 쪼개지면서 중성자가 2~3개 나오는데, 이들이 다시 주변의 원자핵을 쪼갠다. 이와 같은 핵분열 연쇄반응이 순식간에 일어나면서 핵폭발을 일으킨다.
수소폭탄의 폭발력은 태양이 에너지를 내는 것과 같은 핵융합을 이용한다. 수소폭탄에는 수소보다 핵융합 반응을 더 잘 일으키는 중수소(수소보다 중성자가 1개 많음)와 삼중수소(중성자가 2개 많음)가 들어간다. 중수소와 삼중수소가 합쳐져 무거운 헬륨 원자가 되면서 엄청난 에너지가 발생한다. 중수소와 삼중수소 1g으로 핵융합 반응을 일으키면 석유 8t을 동시에 태우는 것과 같은 에너지가 발생한다.
문제는 이러한 핵융합이 일어나려면 엄청난 고온과 고압이 필요하다는 점이다. 이런 조건을 만들기 위해선 원자탄 정도의 폭발력이 있어야 한다. 수소폭탄에서는 1차로 소형 원자폭탄을 터뜨리고 그 에너지로 수소 원자들의 핵융합을 일으킨다. 이어 핵융합 과정에서 나온 고속 중성자가 주변의 우라늄을 다시 핵분열시킨다. 이처럼 핵분열-핵융합-핵분열이 반복되기 때문에 수소폭탄은 핵분열만 하는 원자폭탄보다 더 강한 폭발력을 낸다.
지금까지 수소탄을 개발한 국가는 미국·러시아·중국·영국·프랑스 등 5개국에 불과하다. 모두 유엔안전보장이사회 상임이사국이다. 인도·파키스탄·이스라엘 등이 수소폭탄 실험을 시도했거나 보유했을 것으로 의심되고 있다. 수소폭탄은 위력이 워낙 강해서 실험도 조심스럽다. 미국은 태평양 바다에서, 러시아는 북극해 부근에서 실험을 했다.
