作用是由于大量核能在极短时间（约10—7秒）内释放出来引起的。不同核弹爆炸时放出的能量相当于从千吨级到千万吨级TNT炸药爆炸时释放的能量。释放核能的基本物理过程，对于原子弹来说，是中子在（达到了超临界状态的）可裂变物质（如铀—235、钚—239等）中所引起的快速裂变链式反应；而对于氢弹来说，则是氘（2H）、氚（3H）等热核材料在原子爆炸所提供的高温作用下以极快速率进行的聚变反应（也叫热核反应）。以下稍微讨论一下释放核能的这两个基本物理过程。中子在引起可裂变物质（例如说，铀—235）的原子核裂变时，伴随着裂变能量的释放，还放出更多的中子。用反应式写出如下：n+235U=S1+S2+（2至3）n+Q，（1）式中S1及S2是铀核裂变后产生的两个碎片；Q=200兆电子伏，是每次裂变反应中释放的能量（1兆电子伏=1.6×10—6尔格），从（1）式可见，裂变反应中产生的中子比用去的中子更多，每次裂变多出1至2个。因此，产生的中子可以进一步引起更多的可裂变物质裂变。如此继续下去，就可以导致一个“链式”的裂变反应。当然，形成链式反应有一个条件，就是：这次裂变反应产生的中子在引起下次裂变反应之前，不致因为漏失或被非裂变物质吸收而损失过多。能够形成“发散”（即随时间可越来越增加的）链式反应的状态就叫做超临界状态。裂变时释放的能量主要表现为裂变碎片的动能，但也有相当部分表现为裂变时放出的γ—射线（称作“瞬发γ—射线”）、裂变中子带有的能量以及裂变碎片的内能。后者（碎片的内能）在隔了一定时间后才以β—放射性和γ—放射性的形式放出（称作“剩余核辐射”），所以在爆炸瞬间不起作用。各部分能量的具体分配大致如表1所示。表中的“裂变产物”指裂变碎片和由碎片经放射性蜕变后形成的产物（产物本身也还可以是具有放射性的）。由表1可见，在裂变瞬间放出（因而对核爆炸有贡献）的只有前三项能量，共约180兆电子伏，占总放能的90％；后三项能量的放出则有一定时间（决定于裂变产物的半衰期）的延迟。裂变碎片的动能在核弹中很快转化成热能，使弹体的温度达到几千万（摄氏）度以上，压力达到几十亿大气压以上，于是往外传出破坏力极大的爆轰冲击波和热辐可见，在这些热核反应中，除释放出核能外，也有中子放出（反应（3）虽不直接放出中子，但其生成的。H再和2H进行反应（4）就可以产生中子）。和裂变反应相比较，热核反应具有下列特点：1.没有临界大小的限制，因此热核材料的装量增减的可能范围较大，使氢弹的威力可以在很大的范围内变化（小到千吨级，大到千万吨级，这里指的都是TNT炸药当量，下同）； 2.单位质量热核材料释放的核能，对于反应（2），（3），（4），（5）来说分别是0.8，1.0，3.5，2.5兆电子伏／原子质量单位，而对于裂变反应（1）来说则是0.8兆电子伏／原子质量单位的裂变材料；可见，同样质量反应后释放的能量，热核反应（特别是有氚参与的反应（4）和（5））大于裂变反应； 3.每净放出1个中子的同时伴随着释放的能量，对于裂变反应（1）大约是100至200兆电子伏，而对于热核反应（2），（3）+（4），（4）及（5）分别是3.2，21.6，17.6及5.7兆电子伏；可见，释放同样大小的能量时，热核反应中放出的中子数要射，使相当范围内的建筑物摧毁或引起火灾，造成人、畜的伤亡。氢弹中，借助于原子爆炸所造成的高温，热核材料（氘、氚）的原子核间可以进行下列热核（聚变）反应：2H+2H=3He+n+3.2兆电子伏，2H+2H=3H+1H+4兆电子伏，2H+3H=4He+n+17.6兆电子伏，3H+3H=4He+2n+11.3兆电子伏。比裂变反应中放出的中子数约多几倍到几十倍； 4.热核反应中不产生放射性核素，而裂变反应中则如上述产生大量具有β—放射性和γ—放射性的裂变产物，形成剩余核辐射，从而产生放射性污染。应当指出，在热核反应（2），（4）及（5）中，所释放的能量，大部分表现为中子的动能。在一般的氢弹中，这些高能中子常被利用来使铀—238进一步产生裂变，提高弹的威力。由于只能在（大于1.4兆电子伏的）高能中子作用下产生裂变的铀—238在天然铀中占99％以上，所以它的价格比需要从天然铀经过浓缩过程才能取得的铀—235要便宜得多。铀—238在一般氢弹中的大量应用，一方面用比较低廉的代价使氢弹的威力提高；另一方面也带来产生更多剩余核辐射的后果。铀—238采用的结果，使一般氢弹中来自裂变和聚变反应的能量各占一半左右。
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