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第一代核武器是用铀或钚制造的原子弹。现在，制造原子弹的科学和技术已广为人知，无须进行核试验就可以研制成功，因此这种武器的扩散已成为当今的主要威胁。

第二代核武器是热核武器，即氢弹。经过50年的发展，这种武器的技术已经成熟，再要取得突破性进展已不大可能。全面禁止核试验条约目前能够被核大国所接受，从技术上讲，这是一个主要的原因。

第三代核武器是效应经过“剪裁”或增强的核弹。研制这类核武器需要进行核试验，因此受到全面禁止核试验条约的限制。

第四代核武器以原子武器和核武器的原理为基础，所用的关键研究设施是惯性约束聚变装置，因此它的发展不受全面禁止试验条约的限制。在军事上，由于这类武器不产生剩余核辐射，可作为“常规武器”使用。只有那些拥有第二代核武器，掌握先进技术的发达国家才有能力发展第四代核武器，其扩散将受到限制。第四代核武器的某些研究已经进行很长时间了，例如：干净的聚变弹、反物质弹、粒子束武器、激光引爆的炸弹、原子和核的同质异能素武器等。