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Um Atombomben zur Detonation zu bringen, wurden verschiedene Systeme erfunden. Bei dem einfachsten System wird spaltbares Material auf ein Ziel aus dem gleichen Material geschossen. Beim Zusammentreffen verschmelzen die beiden zu einer superkritischen Anordnung. Die von den USA am 6. August 1945 auf Hiroshima abgeworfene Atombombe besaß dieses System. Ihre Sprengkraft entsprach 20 Kilotonnen TNT.

Eine kompliziertere Methode (auch Implosion) wird in einer kugelförmigen Waffe angewandt. Der äußere Teil der Kugel besteht aus einer Schicht dicht nebeneinander angeordneter und speziell geformter Bauteile, die aus hochexplosivem Material bestehen und die Explosion auf die Bombenmitte richten sollen. Jeder Abschnitt des hochexplosiven Materials ist mit einer Sprengkapsel versehen. Diese wiederum sind mit allen anderen Abschnitten durch Drähte verbunden. Mit einem elektrischen Impuls werden alle Teilstücke des hochexplosiven Materials gleichzeitig gezündet. Die daraus entstehende Detonationswelle läuft im Zentrum der Waffe zusammen. Dort befindet sich eine Kugel aus spaltbarem Material. Durch den enormen nach innen gerichteten Druck (Implosion) wird diese Kugel zusammengedrückt. Bei diesem Vorgang erhöht sich die Dichte des Metalls, und eine superkritische Anordnung wird erzeugt. Sowohl die Testbombe von Alamogordo als auch die am 9. August 1945 auf Nagasaki abgeworfene Bombe waren Implosionsbomben. Jede von ihnen hatte eine Sprengkraft von etwa 20 Kilotonnen TNT.

Unabhängig von der zum Erreichen der superkritischen Anordnung eingesetzten Methode läuft die Kettenreaktion in etwa einer Millionstelsekunde ab und setzt dabei riesige Mengen von Wärmeenergie frei. Die extrem schnelle Abgabe einer sehr großen Energiemenge in einem verhältnismäßig kleinen Raum führt dazu, dass die Temperatur auf mehrere Millionen Grad steigt.