軍用核技術：以原子核裂變、聚變或衰變釋放的能量和射線的軍事套用為研究對象的一門綜合性科學技術。
基本介紹
- 中文名：軍用核技術
- 外文名：Military nuclear technology
定義,作用,屬性,①高技術屬性,②戰略屬性,③多學科屬性,④軍民兩用屬性,基本內容,原理,核子彈,氫彈,中子彈,核裝置,
定義
作用
軍用核技術是軍事技術的重要組成部分。是核武器、軍用核動力及相關科技工業發展的技術基礎。軍用核技術的研發及其套用，反映了國家綜合國力和高新技術的發展水平，對國家安全戰略、軍事戰略及軍隊體制和作戰模式等都有重大影響。
屬性
①高技術屬性
核技術是基於科學嚷埋放發現和技術創造的新技術群，具有知識密集、智力密集、技術密集、研發資金密集及學科滲透性和帶動性強墊霸連厚等高技定酷應術的特點。這些特點決定了核技術的創新成果往往最先被套用于軍事領域，並迅速形成軍事技術或武器裝備，進而成為國際軍事競爭的制高點。核武器技術的發展歷程充分顯示了這一特性。
②戰略屬性
核武器的巨大破壞力，使其在國際政治和軍事鬥爭中發揮著獨一無二的戰略威懾作用。核動力的軍事套用，特別是核動力潛艇與彈道飛彈結合而成的潛射飛彈核武器，顯著提升了海軍遷淋求的威懾和作戰能力。軍用核技術作為核武器和核動力的技術基礎，使得掌握和套用它成為世界各國發展戰略威懾能力，提升國際地位的重要途徑。正因如此，軍用核技術的這一屬性決定了其研發一般都由國家主導。
③多學科屬性
軍用核技術是一門綜合性、多學科交叉的科學技術。例如，核武器研製過程就涉及核物理、爆轟物理、流體力學、放射化學、材料科學、大規模科學計算、電子學與光電子學、核爆炸診斷、大型地面環境試驗、飛行試驗和遙測、精密測量、核材料生產等眾多的基礎科學和工程技術。在過去的幾十年里，軍用核技術的發展不僅有力地推動了相關學科自身的發展和進步，而且通過學科間的交叉融合又促進了新的交叉學科的形成。例如，計算物理學、輻射流體力學等學科就是這樣誕生的。
④軍民兩用屬性
軍用核技術所涉及的許多關鍵技術雖因首先被套用于軍事領域而得以迅速發展，但其中大部分技術，如核反應堆技術、加速器技術、核材料生產技術等，也被直接或間接地用於民用。可以說，軍用核技術的發展推進了核技術在民用領域的廣泛套用，包括核電站技術的普及，同位素與輻射技術在工業、農業、醫學、科學研究等方面的套用等。與此同時，民用核技術發展中取得的許多成果，也已為軍用核技術所吸納。軍用核技術的這一屬性是其得以持續發展的重要因素。
基本內容
軍用核技術的基本內容主要包括核武器技術、軍用核動力技術、軍用核材料生產技術，以及其他相關核技術。
主要研究核武器的新原理和新概念、核爆炸過程的現象和規律、核武器的設計和製造、實驗（室）模擬和計算機模擬技術、核試驗，以及核爆炸裝置武器化等方面的科學技術問題，大致可劃分為核武器設計技術、核武器研製和試驗技術和核裝置武器化技術。
原理
核子彈
核子彈又稱裂變武器，是最早出現的核慨碑武器。氫彈初級也是按核子彈原理設計的裂變裝置。
核子彈的設計主要是要確保鈾（鈽）原子核的裂變反應能快速持續地進行。核子彈的基本原理是：在起爆前使裂變材料保持次臨界狀態；起爆後使裂變材料迅速達到高超臨界狀態；當系統達到高超臨界狀態時，適時注入足夠數量的中子以引發鏈式裂變故道立重反應（稱為中子點火）。為此，要解決以下三個關鍵技術問題：①高超臨界問題。要使裂變材料達到儘可能高的超臨界程度，這取決於裂變材料的種類、密度、形狀及周圍環境的設計。②中子增殖問題。要確虹贈牛保在系統達到最佳中子點火狀態時注入足夠數量的中子。③裂變效率問題。要使裂變武器的中子增殖過程進行，並維持足夠長的時間，以在核裝備解體前使足夠多的核材料發生裂變，達到一定的爆炸威力。
真正實現核子彈的核爆炸還要解決一系列複雜的工程技術問題。以壓緊型核子彈為例，首先要解決好炸藥內爆系統的設計問題。炸藥層爆轟波形能否滿足設計要求，會直接影響內爆壓縮的好壞，從而影響武器的裂變效率，甚至成敗。其次要解決中子源技術問題。早期使用的鈹-釙中子源，必須在使用時臨時裝入，且中子注入時間無法準確控制。後來發展了利用氘氚反應的外中子源，其優點是便於準確控制中子注入時間。對於在裂變芯中央難於放置中子源的設計（如助爆型裂變武器），外中子源更是必需的。助爆型裂變武器是核子彈技術的重大進步，其技術關鍵就是在裂變芯中放入少量的氘氚混合物，利用裂變反應放出的能量，提高彈芯溫度，引發氘氚聚變反應，產生高能中子，進而使裂變芯中子增殖加快，顯著提高裂變材料利用率。
氫彈
氫彈的基本原理是利用裂變爆炸創造的高溫、高密度條件引發聚變反應，並使之維持足夠長的時間。因此，氫彈設計中要解決兩個基本問題：①創造聚變反應條件。要使輕核發生聚變反應必須克服兩個核接近時的庫侖勢壘。在設計中解決這一問題的辦法是把聚變材料加熱到極高的溫度，靠熱運動動能來克服庫侖勢壘。這樣的高溫條件只能靠裂變裝置（氫彈初級）的爆炸來實現。②提高熱核反應效率。為此，要求將熱核材料較長時間維持在高溫、高密度狀態。
氫彈的設計比核子彈複雜得多。這不僅是因為氫彈的爆炸包含許多複雜的物理過程，更困難的是還沒有辦法在實驗室中造成研究大規模聚變反應所要求的極高溫度和極高密度的條件。因此，在氫彈的研究中大規模科學計算有著特殊的重要性。
中子彈
中子彈是以高能中子為主要殺傷因素，相對減弱衝擊波和光輻射效應的一種特殊設計的小型氫彈。因此，其更恰當的稱謂應當是增強輻射彈。中子彈的設計有三個基本要求：①儘可能減少裂變材料用量，使總威力降低。②提高氘氚聚變反應效率，增加高能中子的份額。③使核反應產生的中子大部分能直接穿出彈殼。其他特殊性能核武器還有弱剩餘放射性彈、增強X射線彈等，也都有各自特有的設計要求。
核裝置
為滿足核武器的武器化要求，除需採用多種技術措施使武器各部件縮小尺寸、減輕重量外，核裝置本身也要小型化。為此要求在物理設計上有新的突破。核裝置小型化設計的難點是，在合理減小設計餘量的同時，避免接近“失效”的邊緣。
在核武器研製中，核爆炸裝置的研製是核心，其難度也最大。核爆炸是在幾十微秒量級時間內輸出巨大能量（可達幾百萬噸梯恩梯當量甚至更高），並產生高溫（幾千萬開甚至更高）、高壓（達千萬兆帕）的物理過程。要認識和掌握這一過程的發展規律並進而設計核爆炸裝置，以下三個研究環節起著重要作用：①利用大型、高速計算機進行核爆炸過程的理論研究和數值模擬，儘可能從多種預想的核爆炸裝置設計方案中優選出最佳方案，以節省研製費用和減少核試驗次數。②按照設計方案和戰術技術指標的要求，進行多方面的分解模擬實驗，為核武器物理研究和精密數值模擬提供高精度物理參數和實驗檢驗。③進行核爆炸試驗以檢驗核裝置設計的可信度，最終達到設計定型。
核爆炸是帶有化學反應和核反應的高溫高壓輻射流體動力學過程。這一過程滿足質量、動量、能量守恆，中子和核子數變化等諸多方程。核爆炸過程的數值模擬通過將這些微分和積分方程組離散化，再編制相應的大型軟體在高性能計算機上進行計算來模擬核裝置爆炸各個階段的詳細過程。其關鍵技術包括：①物理建模技術。通過大量理論研究和實驗研究，尋找合適的物理模型來描述這些複雜的現象和規律。②計算方法和技術。研究選定合適的計算方法和語言，把一組隨各變數連續變化的函式方程寫成離散變數的方程（即所謂差分方程），並編制相應的計算程式。③計算機技術。研製能滿足核武器研製需要的高性能的大型計算機。
在實驗室中創造與核武器爆炸過程各階段類似的條件，對核武器物理問題進行細緻的分解模擬實驗，有助於觀察和掌握核爆炸物理過程的現象與規律，為計算機數值模擬提供各種高精度的物理參數，為檢驗核武器設計用的電腦程式提供實驗依據。實驗室模擬主要包含以下四類：①材料物性實驗。研究核裝置用各種材料的力學特性，特別是在衝擊載入下的動態特性，為武器物理研究和計算機精密數值模擬提供物理參數。②爆轟內爆動力學實驗。利用高性能的實驗裝置和測量設備，研究內爆過程中的物理現象，提供反映這些現象的高精度數據，以檢驗數值模擬程式。③高溫高密度電漿動力學實驗。創造與核爆炸極端高溫高壓條件近似的模擬環境，進行核武器物理的實驗研究。④中子物理實驗。通過一系列專門設計的實驗來測量和檢驗中子（微/巨觀）核數據，以提高核武器中子學數值模擬的精度。
核試驗是在預定的條件下進行的核裝置或核武器爆炸試驗活動，是核武器研製過程的重要環節之一。核試驗主要有三類目的：①以武器研製為目的，包括為探索新原理、檢驗核武器設計、改進核武器性能及武器定型等。②以研究核爆炸現象學和核武器殺傷破壞效應規律為目的。③以保障核武器安全、可靠使用為目的。通常，一次核試驗可以包含多重目的。核試驗技術主要包括：測試診斷技術、控制技術、專用工程技術和安全技術。核試驗測試、診斷的內容和採取的手段取決於核試驗的目的，也與試驗方式密切相關。通常採用物理、放射化學等手段來獲取所需核爆炸參數，診斷核爆炸各個物理過程，測量核爆炸效應。物理診斷是通過測量核裝置在爆炸中釋放出來的中子、γ射線、X射線和核爆炸產生的衝擊波、光（熱）輻射等參數，推算核爆炸威力，獲取爆炸裝置內部反應、動作過程的特徵參量。由於核爆炸各物理過程時間短，最快的過程只有亞納秒（10-9秒）量級，所測量的射線束流強，測量過程中干擾因素多，要求物理診斷採用不同於一般脈衝射線測量的方法、技術和儀器設備。放射化學診斷是通過分析核爆炸產物樣品中各種核素的相對或絕對含量，推算爆炸裝置的裂變和聚變威力，以及核材料的燃耗等。此外，核試驗是一項有一定風險的大型科學試驗活動，為保證其順利實施，確保測量數據準確可靠和試驗安全，實踐中已發展出一系列比較成熟的核試驗控制技術、專用工程技術和安全技術。
將經過核試驗檢驗的核爆炸裝置製成可供作戰使用的核武器的過程，稱為核裝置武器化。這一過程需要解決的技術問題主要包括：①核彈總體設計。核彈主要由核裝置、引爆控制系統和承載殼體組成，飛彈核彈頭還包括姿態控制、制導和突防等裝置。核彈總體設計要保證核彈尺寸、重量、外形、重心等與運載工具相適配，並滿足彈道飛行和再入大氣層過程的要求。為此，要按照核彈總體要求，進行核裝置部件的設計和研製；姿態控制系統應能對核彈飛行中的俯仰、偏航、滾動及再入大氣層的攻角進行控制；承載殼體的結構和材料應能滿足發射和再入過程中惡劣的力學、熱學和大氣環境的要求。②可靠性技術。核武器可靠性是核武器的一項重要戰術技術指標，通常需要經過核試驗驗證。核武器可靠性主要通過可靠性設計來實現：一是提高物理設計的可靠性，為此要在深入認識核武器物理規律的基礎上，依據充分的核試驗數據進行設計；二是採取冗餘設計方法，包括在設計中留有適當的裕量，在某些薄弱環節上採用多個部件互為冗餘的設計；三是在設計中充分考慮影響核武器庫存可靠性的各種因素。核武器在長期貯存過程中，核材料會發生衰變，材料與材料之間的不相容將會使某些材料性能發生變化，合成材料會緩慢地老化，對這些會影響核武器可靠動作的庫存因素要加強研究。③安全性技術。核武器安全性包括核爆安全和化爆安全。實現核爆安全主要是採用“一點安全”設計（指炸藥系統在任一點起爆時能將發生核爆炸的機率和爆炸威力控制在極低限值以下的設計技術）；實現化爆安全主要靠採用鈍感炸藥技術。“一點安全”設計和鈍感炸藥技術與耐火彈芯設計結合使用，可以在任何碰撞、著火等意外事故中避免鈽裝料的散布污染。④保全性技術。核武器保全性技術主要是為了杜絕核武器的非授權接觸和使用。為此，要採取特殊的技術手段或措施，使未得到授權的人無法引爆核武器。各核國家通常採用的主要技術包括：密碼鎖技術，是一種通過密碼控制解保程式的電子鑰匙；增強核爆安全技術，是一種防止核武器在異常環境條件下意外解保的技術，也可用於防範非授權使用。⑤突防技術。核武器突防能力是核武器的一項重要戰術技術指標。核武器使用時應當具備突破敵方各種防禦系統，達到預想作戰目的的能力。採用的主要技術有：隱身技術、電磁干擾技術、誘餌或假彈頭技術、超低空再入技術、機動飛行技術和多彈頭技術等。為了突破敵方利用核爆炸實施的攔截，核武器還需要進行抗輻射加固。
主要研究核動力軍事套用的新原理和新概念、軍用核動力設計、特種材料和設備研製、試驗和安全等技術。按用途可分為軍用艦船核動力技術和空間核動力技術。
艦船核動力系統和電站核動力系統在原理和系統結構上類似，都由反應堆產生熱量，再轉換成電能和（或）機械能。但由於嚴酷的海洋作戰環境和艦船艙室條件的限制，在設計、製造、試驗、安全等方面，又需要解決許多特殊的技術問題。
①設計技術。除設備、系統的船用化設計外，還需解決艦船核反應堆設計、系統設計、安全設計等關鍵技術問題。
核反應堆設計。艦船核動力受艙室的限制，一般採用體積和重量較小的核反應堆，但要求堆芯壽命儘量長。為此，在核反應堆堆芯設計中，要對核燃料元（組）件的結構、控制棒布置等進行針對性設計，並恰當選擇核燃料的鈾-235富集度、可燃毒物裝載量與配置方式，以使堆芯功率分布較均勻、壽期較長。核燃料元（組）件、控制棒及反應堆結構等設計不僅要滿足耐受高溫、高壓、輻射、長期水力沖刷和腐蝕的要求，還要適應海洋作戰環境的要求，使反應堆能在艦船搖擺起伏、傾斜及設定的衝擊載荷情況下正常運行。
系統設計。要按照艦船總體要求和艙室條件，合理設計和布置設備和系統，恰當選擇其運行參數，並使之協調匹配。要適應艦船高機動性的要求，提高有關係統和設備跟蹤負荷變化、快速改變核動力裝置運行狀態的回響能力。還要綜合採用減振降噪措施，包括增強系統自然循環能力、實現強迫循環與自然循環工況間安全快速轉換等技術。
安全設計。艦船核動力系統是安裝在艦船上的核設施，要按照核安全法規和標準加強其核安全和放射性安全設計。反應堆設計要留有恰當的安全餘量，並提高其固有安全性。要針對各種可能出現的偏離正常運行工況的可能情況，設計監測、控制、報警、保護及其他專用系統，研究採用非能動安全技術。反應堆及一迴路系統帶有放射性，要布置在能禁止輻射和密封的艙室內。
②特殊材料與設備的研製技術。艦船核動力特殊的運行環境對特殊材料和設備的研製提出了很高的要求。例如，為滿足長期運行的要求，研製具有合適密度和微觀結構、輻照腫脹小的核燃料芯體，抗輻射、耐腐蝕性能優越的包殼材料和其他結構材料，耐高溫水蒸氣腐蝕的傳熱管材料等；設計、製造用以驅動冷卻劑循環的功率體積比大、完全隔離放射性水、高可靠、長壽命、雙速或變速的禁止電機泵，滿足艦船條件傾斜、搖擺和抗衝擊條件控制棒驅動機構及與之配套的專用低頻電源，體積小、效率高的蒸汽發生器，滿足機動性操控要求的體積小、自動化程度高的核動力系統控制保護裝置，噪聲較低、結構緊湊的主汽輪機及減速裝置或大功率電力驅動系統等設備。
③試驗技術。新研製或進行了重大改進的艦船核動力，通常要進行原理試驗、單項技術（系統）試驗、綜合驗證試驗乃至1∶1地面裝置（陸上模式堆）試驗，以獲取必要的設計參數或對設計進行驗證。涉及的主要技術包括：試驗模擬技術、模擬件製造技術、測試技術、試驗數據分析技術及仿真技術等。例如，為對新設計或有重大改進的核燃料元件進行堆內輻照考驗，要設計專門的輻照容器置於試驗堆（或研究堆）中，並建立模擬核動力裝置反應堆運行溫度、壓力、水質及流動條件的試驗迴路；輻照後帶有強放射性的燃料元件要進行尺寸、間隙、腐蝕、輻照生長、燃耗、物理力學性能、微觀結構等的測試和檢驗，以評價設計和製造工藝的合理性及運行的可靠性。進行反應堆水力模擬試驗，要按照流體力學相似原理，設計縮小比例的反應堆模型，通過測量堆芯模擬燃料組件內的流量，堆內部件間的旁流量、分段壓降及總壓降等，驗證反應堆的水力設計是否符合預定要求。為測試驗證設備或系統的抗衝擊性能，要設計建造專門的衝擊試驗台，按規範要求進行衝擊試驗，或將有關設備和系統安裝在試驗船上進行非接觸水下爆炸試驗。新研製的艦船核動力裝置通常要先設計建造陸上模式堆，並通過其運行試驗驗證核動力裝置的設計、製造工藝、系統運行性能和安全可靠性，以減少其裝艦的技術風險，培訓操縱運行人員。為了獲取必要的試驗數據，陸上模式堆上還要增設核動力裝置本身不需要的測試儀表和試驗裝置，如測量堆芯中子注量率和溫度的儀器等。
空間核動力是以核裂變能或核衰變能作為熱源，通過轉換為空間飛行器及其有效載荷提供動力。空間核動力按用途可分為空間核電源和空間核推進動力；按能量來源可分為核裂變反應堆動力和放射性同位素動力；按能量轉換方式又可分為靜態轉換和動態轉換兩類，其中靜態熱電轉換的核電源技術已發展成熟並得到套用。不同種類的空間核動力有不同的關鍵技術。以空間反應堆電源為例，涉及的主要技術有總體技術（如熱電轉換技術、餘熱導出技術等）、空間核反應堆技術（如核燃料組件設計製造技術、堆芯設計技術等）和核安全技術等。
軍用核材料主要指核武器和軍用核動力使用的裂變材料和聚變材料，包括濃縮鈾、武器級鈽、氚和氘化鋰-6等。其中鈽和氚在自然界不存在或只有痕量存在，需要通過中子輻照產生，再經化工流程分離出來。天然鈾中的鈾-235和天然鋰中的鋰-6，以及海水中的氘（以半重水HOO形式存在）的豐度都很低，只有通過同位素分離才能達到高富集度。軍用核材料是國際防核擴散的敏感物項，通常須對其生產過程實施保障監督。軍用核材料生產技術主要包括：核化工技術、同位素分離技術和核材料保障監督技術等。
指天然鈾、鋰等核材料的分離、純化和轉化等化工技術，乏燃料後處理技術及放射性廢物處理技術等。鈾在礦石中品位較低，且一般都與其他礦物伴生，一般採用濕法冶金方法從礦石中分離出高純度天然鈾。鈽通常是將天然鈾燃料元件置於專門設計的生產堆中進行中子輻照而生成的。從經過輻照的核燃料元件（稱乏燃料）中分離鈽並回收未經核反應的鈾的過程，稱為乏燃料後處理。後處理通常也採用濕法工藝，如常用的普雷克斯（Purex）流程，就是先將乏燃料溶解在硝酸溶液中，再用磷酸三丁酯（TBP）萃取劑分離和純化鈽和鈾。這一流程的改進方向是：選擇無鹽分離試劑，最佳化並縮短流程，在分離鈽、鈾的同時分離鎿、鎇、鋦等錒系元素以減少放射性廢物的體積和其中長壽命放射性核素含量，便於安全處置等。利用生產堆熱中子輻照鋰-6元件，是核武器國家早期生產氚的主要方法。隨著大多數生產堆的退役，美國已開始利用核電站的壓水堆生產氚；用偏鋁酸鋰-6陶瓷元件替代堆中的可燃毒物棒，使之既起可燃毒物的作用，又能同時生產氚。為了製造核武器部件，還要研究將鈾、鈽轉化為金屬或合金，將鋰-6與氘、氚合成氘化鋰-6、氘氚化鋰-6的技術。
是生產核武器所需的高濃鈾及氘、氚、鋰-6等核材料必不可少的技術。為分離鈾同位素，早期曾發展了電磁分離、熱擴散等技術，美國還利用這些技術為製造第一個鈾核子彈提供了裝料。後來發展起來的氣體擴散和氣體離心等分離技術都已成熟，並造成了一批大型鈾濃縮廠。氣體擴散技術使用六氟化鈾氣體供料，利用六氟化鈾-235和六氟化鈾-238分子微小的質量差別，使它們在一定的壓力下通過含有大量微孔的分離膜，實現兩種同位素的分離。由於單台擴散機的分離係數很小，氣體擴散廠一般都要將上千個分離級串聯起來，因此規模大、投資多、建設周期長，運行時耗電量也大。氣體擴散法的主要關鍵技術是分離膜的設計和製造、擴散機級聯技術等。氣體離心技術利用高轉速離心機產生的強離心力場，實現較重的六氟化鈾-238和較輕的六氟化鈾-235分子的分離。由於單台離心機的分離係數比單台氣體擴散機大得多，氣體離心廠的規模較小，耗電也較少，因此，氣體離心法取代氣體擴散法是大勢所趨。氣體離心技術又以離心機轉速低於或高於轉子臨界速度而分為亞、超臨界兩類，但其關鍵技術是相同的，即離心機（特別是薄壁轉筒）的設計和製造、離心機級聯運行技術及相應材料研製等。雷射分離鈾同位素技術是利用鈾-235和鈾-238原子或含鈾分子吸收光譜的微小差別（稱為同位素位移），用精確調諧的特定波長雷射選擇性地激發鈾-235原子或含鈾-235分子，並使之與未被激發的鈾-238原子或含鈾-238分子實現分離。由於理論上一次分離即可使鈾-235達到很高的富集度，加之設備規模更小，耗電量更小，該方法已經受到世界各國的重視。但由於其技術比較複雜，到20世紀末雷射分離鈾同位素技術尚處於工程開發階段。從海水中提取氘或從經中子輻照的重水中提取氚都屬於氫同位素分離。主要採用蒸餾、電解和化學交換等技術，這些技術都利用氫同位素在氣、液兩相中分配係數的差異來達到分離的目的。在重水（氘）生產中普遍採用的是水-硫化氫雙溫交換法，而從受輻照的重水中提取氚則採用聯合電解催化交換法（提氚）加低溫精餾（純化）的技術。這裡的關鍵技術是適用催化劑和氣相催化反應器的研製。鋰同位素分離較普遍採用鋰汞齊-氫氧化鋰水溶液的化學交換法，但該法耗電量較大，且汞對環境污染較嚴重。正在開發鋰同位素的雷射分離方法。
主要有核材料控制、衡算和實體保護等技術。控制技術包括為監督和控制核材料在設施內部的流動、轉移，防止其非法流失而採用的封記、監視等技術。為確保控制的有效性，還須針對不同的核設施，將上述技術集成為一個完整的系統。衡算技術包括物料平衡區的分隔、關鍵監測點物料（包括數量和豐度）的測定、設施內滯留物料的定量測定，以及取樣分析等技術。衡算技術的難點是提高物料測定和分析的精度。實體保護技術主要包括設施屏障、出入口控制、對非授權進入的監測、報警、遲滯、防護等技術。
核軍備控制是國際社會為遏制核軍備競賽，減少核戰爭危險，維護世界安全和穩定而對核武器的研製、試驗、生產、部署、使用，以及相關材料、設備和技術的轉讓、擴散等加以限制、控制、削減、禁止的活動，通常以多邊或雙邊的條約、協定或單邊聲明的形式出現。在這些條約、協定和聲明中通常要規定一套核查措施（包括核查方式、程式和採用的技術手段）以保證相關義務得到履行。不同的條約有不同的核查目的和對象，採取不同的核查機制、方式、程式和技術手段。核軍備控制核查中採取的主要技術包括：①遙感技術。例如，利用星載或機載的光學、雷達成像設備獲取核試驗場、核材料生產廠、核武器部署陣地的圖像，是常用的核查技術手段之一。②核探測技術。通過探測物體發射的中子、輻射或在中子照射下誘發的輻射獲取被探測物體的有關信息，是核軍備控制最基本核查技術手段。③化學分析技術。利用化學分析方法獲取採集樣品中放射性核素和其他特徵性成分的信息，是禁止核試驗、禁止生產核武器用裂變材料等相關條約中重要的核查技術手段。④聲學和地震學技術。通過探測核爆炸產生的次聲波和地震波監測違約的核試驗。⑤電子學技術。例如，用於控制核查對象狀態的電子標籤和光纖封記等技術。
1938年末，德國放射化學家O.哈恩等在用中子轟擊鈾的實驗中發現了鈾裂變現象。1939年初，德國物理學家L.梅特涅爾等提出了“中子分裂鈾原子核”的概念，解釋了這一現象。同年8月，丹麥物理學家N.玻爾從理論上闡明了核裂變反應過程。1942年，美籍義大利物理學家E.費米在美國芝加哥大學建成了世界上第一座核反應堆，成功實現了鈾材料的鏈式裂變反應，邁出了人類利用核能的第一步。此前在1934年，美國物理學家E.盧瑟福等人，在用氘核轟擊固體氘靶的實驗中，就已經發現了核聚變反應。1942年，在美國剛開始研製核子彈的時候，費米就提出利用核子彈爆炸產生的高溫高壓“點燃”氘的熱核反應、獲取聚變能的可能性。
同歷史上許多科學新發現總是首先在軍事領域得到套用一樣，核能一經發現即被迅速用於軍事目的。在短短20多年時間裡，核子彈、氫彈、核潛艇、核動力航空母艦相繼誕生。軍用核技術也應運而生，並得到了迅速發展。
1943～1945年間核材料生產技術得到迅速突破，美國掌握並運用了電磁分離法生產高濃縮鈾和反應堆輻照生產鈽的技術，為製造其首批核子彈準備了必不可少的高濃鈾和鈽材料。1945年，美國掌握了槍法和內爆法兩種核子彈設計技術，並成功地製造出了3枚核子彈，分別用於其首次核試驗和對日本廣島、長崎的核攻擊。由於內爆法比槍法效率高得多，此後多數核子彈型號都採用內爆法設計，並通過改進炸藥性能和炸藥起爆系統，採用“裂變芯-空腔-惰層”的組合芯等技術，進一步提高了內爆效率。1951年，美國研製成助爆型核子彈，並迅速實現了武器化。1952年，美國基於利用裂變裝置爆炸產生的輻射能壓縮聚變材料引發熱核反應的構想，成功進行了以液態氘為熱核燃料的氫彈原理試驗。1954年3月1日，美國又進行了以氘化鋰-6為聚變材料的氫彈爆炸試驗，爆炸威力達1500萬噸梯恩梯當量，相當於首次核子彈試驗威力的750倍以上。繼美國之後，蘇、英、中、法等國也先後掌握了核材料生產和核武器研製技術，並成功進行了各自的核子彈和氫彈試驗。隨著《不擴散核武器條約》（簡稱NPT條約）的生效，上述五國被條約認定為核武器國家。
20世紀60年代，為適應多彈頭核飛彈發展的需要，美、蘇等國開始發展核武器小型化技術。經過20多年的努力，核彈頭的質量、尺寸大幅度減小，威力顯著提高，從而有效地提升了飛彈核武器的生存能力和突防能力。與此同時，特殊性能核武器的設計技術也取得突破性進展，基本掌握了根據不同的作戰使用要求，採用特殊的結構和材料，增強或減弱核武器的某些殺傷破壞效應的設計方法。據此研製出增強輻射彈（又稱中子彈）、弱剩餘放射性彈和增強X射線彈等一批具有特殊性能的核武器。此外，隨著核武器設計技術和工程化技術的不斷進步，核武器的可靠性、安全性和保全性等綜合性能都得到了大幅提高。1996年，《全面禁止核試驗條約》（CTBT）簽訂後，核武器國家的核武器研究進入了一個新的階段，核武器的研究方式開始從以核試驗為基礎向以科學為基礎轉變。
20世紀50年代初，美、蘇等國開始探索研究將核動力技術套用於潛艇。當時核反應堆技術還不是很成熟，潛艇核動力的研製工作主要是選擇適用的反應堆堆型，突破核反應堆及其配套系統的關鍵技術，積累設計、製造、試驗、運行的經驗。經過對氣冷堆、壓水堆、液體金屬冷卻堆等各種堆型的詳盡分析、對比論證和試驗檢驗，各國殊途同歸，都選擇了以壓水堆為潛艇反應堆的主力堆型。美國主要發展了SW、SG兩個系列的潛艇核動力系統。蘇聯/俄羅斯先後發展了四代潛艇壓水堆核動力技術，研發了獨具特色的直流蒸汽發生器，還開發了以液態鉛鉍合金為冷卻劑的反應堆，並裝備了少量潛艇。英國早期核潛艇採用從美國購買的S5W壓水型反應堆，其後又在此基礎上自行研發了兩代壓水堆核動力系統。法國共研發了三代潛艇壓水堆核動力技術，其第三代核動力採用了蒸汽發生器與反應堆聯裝，具有較強自然循環能力的一體化壓水堆技術。中國從1958年10月開始研發潛艇核動力技術，也採用壓水型反應堆。1970年7月潛艇核動力裝置陸上模式堆達到滿功率，1971年核潛艇試航成功，1974年正式服役。經過近半個世紀的發展，潛艇核動力技術取得了長足的進步。反應堆堆芯已基本採用二氧化鈾－鋯4板狀元件，提高了比功率和功率密度。堆芯壽命由早期的數十滿功率天提高到400～500滿功率天，換料周期可達25年。反應堆自然循環能力已提高到25%～30%。一、二迴路的參數較早期也有很大提高，新型蒸汽發生器的採用大幅提高了傳熱效率。
在借鑑潛艇核動力研究成果的基礎上，美國首先開始研發用於航空母艦的核動力技術。針對航空母艦對推進動力、飛機彈射、供氣、供電的特殊要求，研製了A2W和A4W/A1G兩型核反應堆。後者不僅將單堆熱功率提高到500～600兆瓦，從而實現了一艦雙堆的目標，還將航空母艦續航力提高到100萬海里（30節航速下），並大幅增加蒸汽和電力的供應。法國從1989年開始研製核動力航空母艦，開發了同時適用於潛艇和航空母艦的一體化核動力裝置，單堆熱功率150兆瓦，堆芯壽命8年，自然循環能力49%，已套用於“戴高樂”號航空母艦（一艦雙堆）。
美、蘇兩國從20世紀60年代就開始了空間核動力技術的研究工作，先後突破了熱電偶、熱離子等熱電轉換器，以液態鈉鉀合金為冷卻劑的空間核反應堆，輻射散熱器，以及安全、綜合試驗等方面的技術。研製出多型放射性同位素電源系統和裂變反應堆電源系統，並成功地套用於多型衛星和宇宙飛船。但電源功率只有幾百至幾千瓦，轉換效率僅3%～4%，只能用於輔助供電。核動力技術套用於空間推進，尚處於方案研究和地面試驗階段。
經過70多年的發展，軍用核技術在除空間套用外的各個領域裡都漸趨成熟，未來的發展主要取決於軍事上的需求。
進入21世紀，國際形勢總體上繼續趨於緩和。爆發核大戰的可能性正在減小，但局部衝突此起彼伏，冷戰思維並未退出歷史舞台。核武器在相當長時期內仍將是核武器國家戰略安全的基石。隨著《美蘇關於限制反彈道飛彈系統條約》的廢除，美國加緊發展和部署（首先在本土，還計畫在日本、東歐等地區部署）其陸基中段飛彈防禦系統和海基反導系統，以長期保持其戰略力量的優勢地位。俄羅斯則以研發和部署“白楊”-M陸基飛彈和“布拉瓦”潛射飛彈相應對，聲稱這些飛彈有能力突破任何飛彈防禦系統。雙方圍繞著發展飛彈防禦系統、提升核武器作戰性能展開的核軍備競賽實際上並未停止，只是以技術競爭的形式出現。另一面，美、俄兩國雖簽訂了“削減進攻性戰略核武器條約”，並正在逐步減少其“部署的作戰核彈頭”數量，但由於削減下來的核彈頭並不銷毀，只是轉入儲備狀態，雙方的核武庫仍都擁有上萬枚的核彈頭。如何在沒有核試驗的條件下保持和發展核武器技術，解決好日漸“老化”的核武庫的安全性、可靠性，是美、俄及其他核武器國家必須面對的技術難題。
在上述軍事需求背景的推動下，21世紀初期核武器技術的發展將由過去以核試驗為基礎轉到以科學為基礎的軌道上來。一方面要通過實驗（室）模擬、計算機模擬、次臨界實驗及對以往核試驗數據的深入研究，繼續提升對核武器物理過程規律性的認識；另一方面探索在不改變（或儘量少改變）核爆炸裝置設計的條件下，改善現有核武器作戰性能，甚至設計具有新功能（如美、俄已提出的具有打擊深埋加固目標、增強核電磁脈衝和使生化武器失效等功能）的核武器的技術途徑。為此，美、俄、法等國從20世紀90年代開始，就已經投入了大量的人力、物力，建設了閃光照相流體動力學實驗裝置、雷射約束聚變點火裝置等一大批實驗研究手段和多台超級計算機，並在實驗研究和以往核試驗數據研究的基礎上，不斷完善精密計算機模擬的程式。通過增強對庫存核武器的監測，加強核武器材料老化過程對其性能的影響、核武器部件再製造工藝對其可靠性的影響等問題的研究，探尋提高庫存核武器可靠性和安全性的技術途徑。
核動力在未來艦船上的套用，仍將以潛艇和航空母艦為主要對象。核動力技術的主要發展方向是：研究新型、長壽命堆芯和燃料元件，以使艦船在整個服役期間減少或無需更換核燃料（美攻擊型潛艇採用的S9G核反應堆裝置，其換料周期已達30年，而正在設計的新一代航空母艦的核反應堆則要求50年不換料）；提高反應堆自然循環能力，研發大功率電力驅動系統、泵噴推進系統及磁流體推進技術，以有效降低動力系統的噪聲；研究套用模組化設計和建造技術，以提高核動力裝置的可靠性和可維修性；對於航空母艦核動力，還要研製更大功率的高性能反應堆。此外，借鑑核電站技術發展的成果，探索能量轉換效率更高、安全性能更好的反應堆型，也是艦船核動力技術的發展方向。
空間核動力在軍事領域的套用，近期仍將以為衛星或空間飛行平台提供輔助電源為主要目標，遠期有可能逐步向核推進方向發展。核電源技術的發展趨勢是：提高功率（達到幾十至幾百千瓦），延長壽命（達到10～15年），提高熱電轉換效率（包括發展動態熱電轉換技術），提高安全性等。
軍用核材料生產技術的發展方向是安全、高效、低成本、防止核擴散。例如，研發充分利用天然鈾資源的核燃料循環技術、產生放射性廢物少的後處理技術，高效、低能耗的同位素分離技術（如雷射分離技術），以及更有效的核材料保障監督技術等。
70多年來，軍用核技術作為一門軍民兩用的高技術，其研發不僅支撐了核武器、核動力艦船等重要武器裝備的發展，也促進了核技術在能源、工業、農業、醫學和材料等方面的廣泛套用。人們有理由相信，隨著核技術在民用領域得到更廣泛的套用，軍用核技術本身也將得到更好的發展。
原理
核子彈
核子彈又稱裂變武器，是最早出現的核武器。氫彈初級也是按核子彈原理設計的裂變裝置。
核子彈的設計主要是要確保鈾（鈽）原子核的裂變反應能快速持續地進行。核子彈的基本原理是：在起爆前使裂變材料保持次臨界狀態；起爆後使裂變材料迅速達到高超臨界狀態；當系統達到高超臨界狀態時，適時注入足夠數量的中子以引發鏈式裂變反應（稱為中子點火）。為此，要解決以下三個關鍵技術問題：①高超臨界問題。要使裂變材料達到儘可能高的超臨界程度，這取決於裂變材料的種類、密度、形狀及周圍環境的設計。②中子增殖問題。要確保在系統達到最佳中子點火狀態時注入足夠數量的中子。③裂變效率問題。要使裂變武器的中子增殖過程進行，並維持足夠長的時間，以在核裝備解體前使足夠多的核材料發生裂變，達到一定的爆炸威力。
真正實現核子彈的核爆炸還要解決一系列複雜的工程技術問題。以壓緊型核子彈為例，首先要解決好炸藥內爆系統的設計問題。炸藥層爆轟波形能否滿足設計要求，會直接影響內爆壓縮的好壞，從而影響武器的裂變效率，甚至成敗。其次要解決中子源技術問題。早期使用的鈹-釙中子源，必須在使用時臨時裝入，且中子注入時間無法準確控制。後來發展了利用氘氚反應的外中子源，其優點是便於準確控制中子注入時間。對於在裂變芯中央難於放置中子源的設計（如助爆型裂變武器），外中子源更是必需的。助爆型裂變武器是核子彈技術的重大進步，其技術關鍵就是在裂變芯中放入少量的氘氚混合物，利用裂變反應放出的能量，提高彈芯溫度，引發氘氚聚變反應，產生高能中子，進而使裂變芯中子增殖加快，顯著提高裂變材料利用率。
氫彈
氫彈的基本原理是利用裂變爆炸創造的高溫、高密度條件引發聚變反應，並使之維持足夠長的時間。因此，氫彈設計中要解決兩個基本問題：①創造聚變反應條件。要使輕核發生聚變反應必須克服兩個核接近時的庫侖勢壘。在設計中解決這一問題的辦法是把聚變材料加熱到極高的溫度，靠熱運動動能來克服庫侖勢壘。這樣的高溫條件只能靠裂變裝置（氫彈初級）的爆炸來實現。②提高熱核反應效率。為此，要求將熱核材料較長時間維持在高溫、高密度狀態。
氫彈的設計比核子彈複雜得多。這不僅是因為氫彈的爆炸包含許多複雜的物理過程，更困難的是還沒有辦法在實驗室中造成研究大規模聚變反應所要求的極高溫度和極高密度的條件。因此，在氫彈的研究中大規模科學計算有著特殊的重要性。
中子彈
中子彈是以高能中子為主要殺傷因素，相對減弱衝擊波和光輻射效應的一種特殊設計的小型氫彈。因此，其更恰當的稱謂應當是增強輻射彈。中子彈的設計有三個基本要求：①儘可能減少裂變材料用量，使總威力降低。②提高氘氚聚變反應效率，增加高能中子的份額。③使核反應產生的中子大部分能直接穿出彈殼。其他特殊性能核武器還有弱剩餘放射性彈、增強X射線彈等，也都有各自特有的設計要求。
核裝置
為滿足核武器的武器化要求，除需採用多種技術措施使武器各部件縮小尺寸、減輕重量外，核裝置本身也要小型化。為此要求在物理設計上有新的突破。核裝置小型化設計的難點是，在合理減小設計餘量的同時，避免接近“失效”的邊緣。
在核武器研製中，核爆炸裝置的研製是核心，其難度也最大。核爆炸是在幾十微秒量級時間內輸出巨大能量（可達幾百萬噸梯恩梯當量甚至更高），並產生高溫（幾千萬開甚至更高）、高壓（達千萬兆帕）的物理過程。要認識和掌握這一過程的發展規律並進而設計核爆炸裝置，以下三個研究環節起著重要作用：①利用大型、高速計算機進行核爆炸過程的理論研究和數值模擬，儘可能從多種預想的核爆炸裝置設計方案中優選出最佳方案，以節省研製費用和減少核試驗次數。②按照設計方案和戰術技術指標的要求，進行多方面的分解模擬實驗，為核武器物理研究和精密數值模擬提供高精度物理參數和實驗檢驗。③進行核爆炸試驗以檢驗核裝置設計的可信度，最終達到設計定型。
核爆炸是帶有化學反應和核反應的高溫高壓輻射流體動力學過程。這一過程滿足質量、動量、能量守恆，中子和核子數變化等諸多方程。核爆炸過程的數值模擬通過將這些微分和積分方程組離散化，再編制相應的大型軟體在高性能計算機上進行計算來模擬核裝置爆炸各個階段的詳細過程。其關鍵技術包括：①物理建模技術。通過大量理論研究和實驗研究，尋找合適的物理模型來描述這些複雜的現象和規律。②計算方法和技術。研究選定合適的計算方法和語言，把一組隨各變數連續變化的函式方程寫成離散變數的方程（即所謂差分方程），並編制相應的計算程式。③計算機技術。研製能滿足核武器研製需要的高性能的大型計算機。
在實驗室中創造與核武器爆炸過程各階段類似的條件，對核武器物理問題進行細緻的分解模擬實驗，有助於觀察和掌握核爆炸物理過程的現象與規律，為計算機數值模擬提供各種高精度的物理參數，為檢驗核武器設計用的電腦程式提供實驗依據。實驗室模擬主要包含以下四類：①材料物性實驗。研究核裝置用各種材料的力學特性，特別是在衝擊載入下的動態特性，為武器物理研究和計算機精密數值模擬提供物理參數。②爆轟內爆動力學實驗。利用高性能的實驗裝置和測量設備，研究內爆過程中的物理現象，提供反映這些現象的高精度數據，以檢驗數值模擬程式。③高溫高密度電漿動力學實驗。創造與核爆炸極端高溫高壓條件近似的模擬環境，進行核武器物理的實驗研究。④中子物理實驗。通過一系列專門設計的實驗來測量和檢驗中子（微/巨觀）核數據，以提高核武器中子學數值模擬的精度。
核試驗是在預定的條件下進行的核裝置或核武器爆炸試驗活動，是核武器研製過程的重要環節之一。核試驗主要有三類目的：①以武器研製為目的，包括為探索新原理、檢驗核武器設計、改進核武器性能及武器定型等。②以研究核爆炸現象學和核武器殺傷破壞效應規律為目的。③以保障核武器安全、可靠使用為目的。通常，一次核試驗可以包含多重目的。核試驗技術主要包括：測試診斷技術、控制技術、專用工程技術和安全技術。核試驗測試、診斷的內容和採取的手段取決於核試驗的目的，也與試驗方式密切相關。通常採用物理、放射化學等手段來獲取所需核爆炸參數，診斷核爆炸各個物理過程，測量核爆炸效應。物理診斷是通過測量核裝置在爆炸中釋放出來的中子、γ射線、X射線和核爆炸產生的衝擊波、光（熱）輻射等參數，推算核爆炸威力，獲取爆炸裝置內部反應、動作過程的特徵參量。由於核爆炸各物理過程時間短，最快的過程只有亞納秒（10-9秒）量級，所測量的射線束流強，測量過程中干擾因素多，要求物理診斷採用不同於一般脈衝射線測量的方法、技術和儀器設備。放射化學診斷是通過分析核爆炸產物樣品中各種核素的相對或絕對含量，推算爆炸裝置的裂變和聚變威力，以及核材料的燃耗等。此外，核試驗是一項有一定風險的大型科學試驗活動，為保證其順利實施，確保測量數據準確可靠和試驗安全，實踐中已發展出一系列比較成熟的核試驗控制技術、專用工程技術和安全技術。
將經過核試驗檢驗的核爆炸裝置製成可供作戰使用的核武器的過程，稱為核裝置武器化。這一過程需要解決的技術問題主要包括：①核彈總體設計。核彈主要由核裝置、引爆控制系統和承載殼體組成，飛彈核彈頭還包括姿態控制、制導和突防等裝置。核彈總體設計要保證核彈尺寸、重量、外形、重心等與運載工具相適配，並滿足彈道飛行和再入大氣層過程的要求。為此，要按照核彈總體要求，進行核裝置部件的設計和研製；姿態控制系統應能對核彈飛行中的俯仰、偏航、滾動及再入大氣層的攻角進行控制；承載殼體的結構和材料應能滿足發射和再入過程中惡劣的力學、熱學和大氣環境的要求。②可靠性技術。核武器可靠性是核武器的一項重要戰術技術指標，通常需要經過核試驗驗證。核武器可靠性主要通過可靠性設計來實現：一是提高物理設計的可靠性，為此要在深入認識核武器物理規律的基礎上，依據充分的核試驗數據進行設計；二是採取冗餘設計方法，包括在設計中留有適當的裕量，在某些薄弱環節上採用多個部件互為冗餘的設計；三是在設計中充分考慮影響核武器庫存可靠性的各種因素。核武器在長期貯存過程中，核材料會發生衰變，材料與材料之間的不相容將會使某些材料性能發生變化，合成材料會緩慢地老化，對這些會影響核武器可靠動作的庫存因素要加強研究。③安全性技術。核武器安全性包括核爆安全和化爆安全。實現核爆安全主要是採用“一點安全”設計（指炸藥系統在任一點起爆時能將發生核爆炸的機率和爆炸威力控制在極低限值以下的設計技術）；實現化爆安全主要靠採用鈍感炸藥技術。“一點安全”設計和鈍感炸藥技術與耐火彈芯設計結合使用，可以在任何碰撞、著火等意外事故中避免鈽裝料的散布污染。④保全性技術。核武器保全性技術主要是為了杜絕核武器的非授權接觸和使用。為此，要採取特殊的技術手段或措施，使未得到授權的人無法引爆核武器。各核國家通常採用的主要技術包括：密碼鎖技術，是一種通過密碼控制解保程式的電子鑰匙；增強核爆安全技術，是一種防止核武器在異常環境條件下意外解保的技術，也可用於防範非授權使用。⑤突防技術。核武器突防能力是核武器的一項重要戰術技術指標。核武器使用時應當具備突破敵方各種防禦系統，達到預想作戰目的的能力。採用的主要技術有：隱身技術、電磁干擾技術、誘餌或假彈頭技術、超低空再入技術、機動飛行技術和多彈頭技術等。為了突破敵方利用核爆炸實施的攔截，核武器還需要進行抗輻射加固。
主要研究核動力軍事套用的新原理和新概念、軍用核動力設計、特種材料和設備研製、試驗和安全等技術。按用途可分為軍用艦船核動力技術和空間核動力技術。
艦船核動力系統和電站核動力系統在原理和系統結構上類似，都由反應堆產生熱量，再轉換成電能和（或）機械能。但由於嚴酷的海洋作戰環境和艦船艙室條件的限制，在設計、製造、試驗、安全等方面，又需要解決許多特殊的技術問題。
①設計技術。除設備、系統的船用化設計外，還需解決艦船核反應堆設計、系統設計、安全設計等關鍵技術問題。
核反應堆設計。艦船核動力受艙室的限制，一般採用體積和重量較小的核反應堆，但要求堆芯壽命儘量長。為此，在核反應堆堆芯設計中，要對核燃料元（組）件的結構、控制棒布置等進行針對性設計，並恰當選擇核燃料的鈾-235富集度、可燃毒物裝載量與配置方式，以使堆芯功率分布較均勻、壽期較長。核燃料元（組）件、控制棒及反應堆結構等設計不僅要滿足耐受高溫、高壓、輻射、長期水力沖刷和腐蝕的要求，還要適應海洋作戰環境的要求，使反應堆能在艦船搖擺起伏、傾斜及設定的衝擊載荷情況下正常運行。
系統設計。要按照艦船總體要求和艙室條件，合理設計和布置設備和系統，恰當選擇其運行參數，並使之協調匹配。要適應艦船高機動性的要求，提高有關係統和設備跟蹤負荷變化、快速改變核動力裝置運行狀態的回響能力。還要綜合採用減振降噪措施，包括增強系統自然循環能力、實現強迫循環與自然循環工況間安全快速轉換等技術。
安全設計。艦船核動力系統是安裝在艦船上的核設施，要按照核安全法規和標準加強其核安全和放射性安全設計。反應堆設計要留有恰當的安全餘量，並提高其固有安全性。要針對各種可能出現的偏離正常運行工況的可能情況，設計監測、控制、報警、保護及其他專用系統，研究採用非能動安全技術。反應堆及一迴路系統帶有放射性，要布置在能禁止輻射和密封的艙室內。
②特殊材料與設備的研製技術。艦船核動力特殊的運行環境對特殊材料和設備的研製提出了很高的要求。例如，為滿足長期運行的要求，研製具有合適密度和微觀結構、輻照腫脹小的核燃料芯體，抗輻射、耐腐蝕性能優越的包殼材料和其他結構材料，耐高溫水蒸氣腐蝕的傳熱管材料等；設計、製造用以驅動冷卻劑循環的功率體積比大、完全隔離放射性水、高可靠、長壽命、雙速或變速的禁止電機泵，滿足艦船條件傾斜、搖擺和抗衝擊條件控制棒驅動機構及與之配套的專用低頻電源，體積小、效率高的蒸汽發生器，滿足機動性操控要求的體積小、自動化程度高的核動力系統控制保護裝置，噪聲較低、結構緊湊的主汽輪機及減速裝置或大功率電力驅動系統等設備。
③試驗技術。新研製或進行了重大改進的艦船核動力，通常要進行原理試驗、單項技術（系統）試驗、綜合驗證試驗乃至1∶1地面裝置（陸上模式堆）試驗，以獲取必要的設計參數或對設計進行驗證。涉及的主要技術包括：試驗模擬技術、模擬件製造技術、測試技術、試驗數據分析技術及仿真技術等。例如，為對新設計或有重大改進的核燃料元件進行堆內輻照考驗，要設計專門的輻照容器置於試驗堆（或研究堆）中，並建立模擬核動力裝置反應堆運行溫度、壓力、水質及流動條件的試驗迴路；輻照後帶有強放射性的燃料元件要進行尺寸、間隙、腐蝕、輻照生長、燃耗、物理力學性能、微觀結構等的測試和檢驗，以評價設計和製造工藝的合理性及運行的可靠性。進行反應堆水力模擬試驗，要按照流體力學相似原理，設計縮小比例的反應堆模型，通過測量堆芯模擬燃料組件內的流量，堆內部件間的旁流量、分段壓降及總壓降等，驗證反應堆的水力設計是否符合預定要求。為測試驗證設備或系統的抗衝擊性能，要設計建造專門的衝擊試驗台，按規範要求進行衝擊試驗，或將有關設備和系統安裝在試驗船上進行非接觸水下爆炸試驗。新研製的艦船核動力裝置通常要先設計建造陸上模式堆，並通過其運行試驗驗證核動力裝置的設計、製造工藝、系統運行性能和安全可靠性，以減少其裝艦的技術風險，培訓操縱運行人員。為了獲取必要的試驗數據，陸上模式堆上還要增設核動力裝置本身不需要的測試儀表和試驗裝置，如測量堆芯中子注量率和溫度的儀器等。
軍用核材料主要指核武器和軍用核動力使用的裂變材料和聚變材料，包括濃縮鈾、武器級鈽、氚和氘化鋰-6等。其中鈽和氚在自然界不存在或只有痕量存在，需要通過中子輻照產生，再經化工流程分離出來。天然鈾中的鈾-235和天然鋰中的鋰-6，以及海水中的氘（以半重水HOO形式存在）的豐度都很低，只有通過同位素分離才能達到高富集度。軍用核材料是國際防核擴散的敏感物項，通常須對其生產過程實施保障監督。軍用核材料生產技術主要包括：核化工技術、同位素分離技術和核材料保障監督技術等。
指天然鈾、鋰等核材料的分離、純化和轉化等化工技術，乏燃料後處理技術及放射性廢物處理技術等。鈾在礦石中品位較低，且一般都與其他礦物伴生，一般採用濕法冶金方法從礦石中分離出高純度天然鈾。鈽通常是將天然鈾燃料元件置於專門設計的生產堆中進行中子輻照而生成的。從經過輻照的核燃料元件（稱乏燃料）中分離鈽並回收未經核反應的鈾的過程，稱為乏燃料後處理。後處理通常也採用濕法工藝，如常用的普雷克斯（Purex）流程，就是先將乏燃料溶解在硝酸溶液中，再用磷酸三丁酯（TBP）萃取劑分離和純化鈽和鈾。這一流程的改進方向是：選擇無鹽分離試劑，最佳化並縮短流程，在分離鈽、鈾的同時分離鎿、鎇、鋦等錒系元素以減少放射性廢物的體積和其中長壽命放射性核素含量，便於安全處置等。利用生產堆熱中子輻照鋰-6元件，是核武器國家早期生產氚的主要方法。隨著大多數生產堆的退役，美國已開始利用核電站的壓水堆生產氚；用偏鋁酸鋰-6陶瓷元件替代堆中的可燃毒物棒，使之既起可燃毒物的作用，又能同時生產氚。為了製造核武器部件，還要研究將鈾、鈽轉化為金屬或合金，將鋰-6與氘、氚合成氘化鋰-6、氘氚化鋰-6的技術。
是生產核武器所需的高濃鈾及氘、氚、鋰-6等核材料必不可少的技術。為分離鈾同位素，早期曾發展了電磁分離、熱擴散等技術，美國還利用這些技術為製造第一個鈾核子彈提供了裝料。後來發展起來的氣體擴散和氣體離心等分離技術都已成熟，並造成了一批大型鈾濃縮廠。氣體擴散技術使用六氟化鈾氣體供料，利用六氟化鈾-235和六氟化鈾-238分子微小的質量差別，使它們在一定的壓力下通過含有大量微孔的分離膜，實現兩種同位素的分離。由於單台擴散機的分離係數很小，氣體擴散廠一般都要將上千個分離級串聯起來，因此規模大、投資多、建設周期長，運行時耗電量也大。氣體擴散法的主要關鍵技術是分離膜的設計和製造、擴散機級聯技術等。氣體離心技術利用高轉速離心機產生的強離心力場，實現較重的六氟化鈾-238和較輕的六氟化鈾-235分子的分離。由於單台離心機的分離係數比單台氣體擴散機大得多，氣體離心廠的規模較小，耗電也較少，因此，氣體離心法取代氣體擴散法是大勢所趨。氣體離心技術又以離心機轉速低於或高於轉子臨界速度而分為亞、超臨界兩類，但其關鍵技術是相同的，即離心機（特別是薄壁轉筒）的設計和製造、離心機級聯運行技術及相應材料研製等。雷射分離鈾同位素技術是利用鈾-235和鈾-238原子或含鈾分子吸收光譜的微小差別（稱為同位素位移），用精確調諧的特定波長雷射選擇性地激發鈾-235原子或含鈾-235分子，並使之與未被激發的鈾-238原子或含鈾-238分子實現分離。由於理論上一次分離即可使鈾-235達到很高的富集度，加之設備規模更小，耗電量更小，該方法已經受到世界各國的重視。但由於其技術比較複雜，到20世紀末雷射分離鈾同位素技術尚處於工程開發階段。從海水中提取氘或從經中子輻照的重水中提取氚都屬於氫同位素分離。主要採用蒸餾、電解和化學交換等技術，這些技術都利用氫同位素在氣、液兩相中分配係數的差異來達到分離的目的。在重水（氘）生產中普遍採用的是水-硫化氫雙溫交換法，而從受輻照的重水中提取氚則採用聯合電解催化交換法（提氚）加低溫精餾（純化）的技術。這裡的關鍵技術是適用催化劑和氣相催化反應器的研製。鋰同位素分離較普遍採用鋰汞齊-氫氧化鋰水溶液的化學交換法，但該法耗電量較大，且汞對環境污染較嚴重。正在開發鋰同位素的雷射分離方法。
主要有核材料控制、衡算和實體保護等技術。控制技術包括為監督和控制核材料在設施內部的流動、轉移，防止其非法流失而採用的封記、監視等技術。為確保控制的有效性，還須針對不同的核設施，將上述技術集成為一個完整的系統。衡算技術包括物料平衡區的分隔、關鍵監測點物料（包括數量和豐度）的測定、設施內滯留物料的定量測定，以及取樣分析等技術。衡算技術的難點是提高物料測定和分析的精度。實體保護技術主要包括設施屏障、出入口控制、對非授權進入的監測、報警、遲滯、防護等技術。
核軍備控制是國際社會為遏制核軍備競賽，減少核戰爭危險，維護世界安全和穩定而對核武器的研製、試驗、生產、部署、使用，以及相關材料、設備和技術的轉讓、擴散等加以限制、控制、削減、禁止的活動，通常以多邊或雙邊的條約、協定或單邊聲明的形式出現。在這些條約、協定和聲明中通常要規定一套核查措施（包括核查方式、程式和採用的技術手段）以保證相關義務得到履行。不同的條約有不同的核查目的和對象，採取不同的核查機制、方式、程式和技術手段。核軍備控制核查中採取的主要技術包括：①遙感技術。例如，利用星載或機載的光學、雷達成像設備獲取核試驗場、核材料生產廠、核武器部署陣地的圖像，是常用的核查技術手段之一。②核探測技術。通過探測物體發射的中子、輻射或在中子照射下誘發的輻射獲取被探測物體的有關信息，是核軍備控制最基本核查技術手段。③化學分析技術。利用化學分析方法獲取採集樣品中放射性核素和其他特徵性成分的信息，是禁止核試驗、禁止生產核武器用裂變材料等相關條約中重要的核查技術手段。④聲學和地震學技術。通過探測核爆炸產生的次聲波和地震波監測違約的核試驗。⑤電子學技術。例如，用於控制核查對象狀態的電子標籤和光纖封記等技術。
1938年末，德國放射化學家O.哈恩等在用中子轟擊鈾的實驗中發現了鈾裂變現象。1939年初，德國物理學家L.梅特涅爾等提出了“中子分裂鈾原子核”的概念，解釋了這一現象。同年8月，丹麥物理學家N.玻爾從理論上闡明了核裂變反應過程。1942年，美籍義大利物理學家E.費米在美國芝加哥大學建成了世界上第一座核反應堆，成功實現了鈾材料的鏈式裂變反應，邁出了人類利用核能的第一步。此前在1934年，美國物理學家E.盧瑟福等人，在用氘核轟擊固體氘靶的實驗中，就已經發現了核聚變反應。1942年，在美國剛開始研製核子彈的時候，費米就提出利用核子彈爆炸產生的高溫高壓“點燃”氘的熱核反應、獲取聚變能的可能性。
同歷史上許多科學新發現總是首先在軍事領域得到套用一樣，核能一經發現即被迅速用於軍事目的。在短短20多年時間裡，核子彈、氫彈、核潛艇、核動力航空母艦相繼誕生。軍用核技術也應運而生，並得到了迅速發展。
1943～1945年間核材料生產技術得到迅速突破，美國掌握並運用了電磁分離法生產高濃縮鈾和反應堆輻照生產鈽的技術，為製造其首批核子彈準備了必不可少的高濃鈾和鈽材料。1945年，美國掌握了槍法和內爆法兩種核子彈設計技術，並成功地製造出了3枚核子彈，分別用於其首次核試驗和對日本廣島、長崎的核攻擊。由於內爆法比槍法效率高得多，此後多數核子彈型號都採用內爆法設計，並通過改進炸藥性能和炸藥起爆系統，採用“裂變芯-空腔-惰層”的組合芯等技術，進一步提高了內爆效率。1951年，美國研製成助爆型核子彈，並迅速實現了武器化。1952年，美國基於利用裂變裝置爆炸產生的輻射能壓縮聚變材料引發熱核反應的構想，成功進行了以液態氘為熱核燃料的氫彈原理試驗。1954年3月1日，美國又進行了以氘化鋰-6為聚變材料的氫彈爆炸試驗，爆炸威力達1500萬噸梯恩梯當量，相當於首次核子彈試驗威力的750倍以上。繼美國之後，蘇、英、中、法等國也先後掌握了核材料生產和核武器研製技術，並成功進行了各自的核子彈和氫彈試驗。隨著《不擴散核武器條約》（簡稱NPT條約）的生效，上述五國被條約認定為核武器國家。
20世紀60年代，為適應多彈頭核飛彈發展的需要，美、蘇等國開始發展核武器小型化技術。經過20多年的努力，核彈頭的質量、尺寸大幅度減小，威力顯著提高，從而有效地提升了飛彈核武器的生存能力和突防能力。與此同時，特殊性能核武器的設計技術也取得突破性進展，基本掌握了根據不同的作戰使用要求，採用特殊的結構和材料，增強或減弱核武器的某些殺傷破壞效應的設計方法。據此研製出增強輻射彈（又稱中子彈）、弱剩餘放射性彈和增強X射線彈等一批具有特殊性能的核武器。此外，隨著核武器設計技術和工程化技術的不斷進步，核武器的可靠性、安全性和保全性等綜合性能都得到了大幅提高。1996年，《全面禁止核試驗條約》（CTBT）簽訂後，核武器國家的核武器研究進入了一個新的階段，核武器的研究方式開始從以核試驗為基礎向以科學為基礎轉變。
20世紀50年代初，美、蘇等國開始探索研究將核動力技術套用於潛艇。當時核反應堆技術還不是很成熟，潛艇核動力的研製工作主要是選擇適用的反應堆堆型，突破核反應堆及其配套系統的關鍵技術，積累設計、製造、試驗、運行的經驗。經過對氣冷堆、壓水堆、液體金屬冷卻堆等各種堆型的詳盡分析、對比論證和試驗檢驗，各國殊途同歸，都選擇了以壓水堆為潛艇反應堆的主力堆型。美國主要發展了SW、SG兩個系列的潛艇核動力系統。蘇聯/俄羅斯先後發展了四代潛艇壓水堆核動力技術，研發了獨具特色的直流蒸汽發生器，還開發了以液態鉛鉍合金為冷卻劑的反應堆，並裝備了少量潛艇。英國早期核潛艇採用從美國購買的S5W壓水型反應堆，其後又在此基礎上自行研發了兩代壓水堆核動力系統。法國共研發了三代潛艇壓水堆核動力技術，其第三代核動力採用了蒸汽發生器與反應堆聯裝，具有較強自然循環能力的一體化壓水堆技術。中國從1958年10月開始研發潛艇核動力技術，也採用壓水型反應堆。1970年7月潛艇核動力裝置陸上模式堆達到滿功率，1971年核潛艇試航成功，1974年正式服役。經過近半個世紀的發展，潛艇核動力技術取得了長足的進步。反應堆堆芯已基本採用二氧化鈾－鋯4板狀元件，提高了比功率和功率密度。堆芯壽命由早期的數十滿功率天提高到400～500滿功率天，換料周期可達25年。反應堆自然循環能力已提高到25%～30%。一、二迴路的參數較早期也有很大提高，新型蒸汽發生器的採用大幅提高了傳熱效率。
在借鑑潛艇核動力研究成果的基礎上，美國首先開始研發用於航空母艦的核動力技術。針對航空母艦對推進動力、飛機彈射、供氣、供電的特殊要求，研製了A2W和A4W/A1G兩型核反應堆。後者不僅將單堆熱功率提高到500～600兆瓦，從而實現了一艦雙堆的目標，還將航空母艦續航力提高到100萬海里（30節航速下），並大幅增加蒸汽和電力的供應。法國從1989年開始研製核動力航空母艦，開發了同時適用於潛艇和航空母艦的一體化核動力裝置，單堆熱功率150兆瓦，堆芯壽命8年，自然循環能力49%，已套用於“戴高樂”號航空母艦（一艦雙堆）。
美、蘇兩國從20世紀60年代就開始了空間核動力技術的研究工作，先後突破了熱電偶、熱離子等熱電轉換器，以液態鈉鉀合金為冷卻劑的空間核反應堆，輻射散熱器，以及安全、綜合試驗等方面的技術。研製出多型放射性同位素電源系統和裂變反應堆電源系統，並成功地套用於多型衛星和宇宙飛船。但電源功率只有幾百至幾千瓦，轉換效率僅3%～4%，只能用於輔助供電。核動力技術套用於空間推進，尚處於方案研究和地面試驗階段。
經過70多年的發展，軍用核技術在除空間套用外的各個領域裡都漸趨成熟，未來的發展主要取決於軍事上的需求。
進入21世紀，國際形勢總體上繼續趨於緩和。爆發核大戰的可能性正在減小，但局部衝突此起彼伏，冷戰思維並未退出歷史舞台。核武器在相當長時期內仍將是核武器國家戰略安全的基石。隨著《美蘇關於限制反彈道飛彈系統條約》的廢除，美國加緊發展和部署（首先在本土，還計畫在日本、東歐等地區部署）其陸基中段飛彈防禦系統和海基反導系統，以長期保持其戰略力量的優勢地位。俄羅斯則以研發和部署“白楊”-M陸基飛彈和“布拉瓦”潛射飛彈相應對，聲稱這些飛彈有能力突破任何飛彈防禦系統。雙方圍繞著發展飛彈防禦系統、提升核武器作戰性能展開的核軍備競賽實際上並未停止，只是以技術競爭的形式出現。另一面，美、俄兩國雖簽訂了“削減進攻性戰略核武器條約”，並正在逐步減少其“部署的作戰核彈頭”數量，但由於削減下來的核彈頭並不銷毀，只是轉入儲備狀態，雙方的核武庫仍都擁有上萬枚的核彈頭。如何在沒有核試驗的條件下保持和發展核武器技術，解決好日漸“老化”的核武庫的安全性、可靠性，是美、俄及其他核武器國家必須面對的技術難題。
在上述軍事需求背景的推動下，21世紀初期核武器技術的發展將由過去以核試驗為基礎轉到以科學為基礎的軌道上來。一方面要通過實驗（室）模擬、計算機模擬、次臨界實驗及對以往核試驗數據的深入研究，繼續提升對核武器物理過程規律性的認識；另一方面探索在不改變（或儘量少改變）核爆炸裝置設計的條件下，改善現有核武器作戰性能，甚至設計具有新功能（如美、俄已提出的具有打擊深埋加固目標、增強核電磁脈衝和使生化武器失效等功能）的核武器的技術途徑。為此，美、俄、法等國從20世紀90年代開始，就已經投入了大量的人力、物力，建設了閃光照相流體動力學實驗裝置、雷射約束聚變點火裝置等一大批實驗研究手段和多台超級計算機，並在實驗研究和以往核試驗數據研究的基礎上，不斷完善精密計算機模擬的程式。通過增強對庫存核武器的監測，加強核武器材料老化過程對其性能的影響、核武器部件再製造工藝對其可靠性的影響等問題的研究，探尋提高庫存核武器可靠性和安全性的技術途徑。
核動力在未來艦船上的套用，仍將以潛艇和航空母艦為主要對象。核動力技術的主要發展方向是：研究新型、長壽命堆芯和燃料元件，以使艦船在整個服役期間減少或無需更換核燃料（美攻擊型潛艇採用的S9G核反應堆裝置，其換料周期已達30年，而正在設計的新一代航空母艦的核反應堆則要求50年不換料）；提高反應堆自然循環能力，研發大功率電力驅動系統、泵噴推進系統及磁流體推進技術，以有效降低動力系統的噪聲；研究套用模組化設計和建造技術，以提高核動力裝置的可靠性和可維修性；對於航空母艦核動力，還要研製更大功率的高性能反應堆。此外，借鑑核電站技術發展的成果，探索能量轉換效率更高、安全性能更好的反應堆型，也是艦船核動力技術的發展方向。
空間核動力在軍事領域的套用，近期仍將以為衛星或空間飛行平台提供輔助電源為主要目標，遠期有可能逐步向核推進方向發展。核電源技術的發展趨勢是：提高功率（達到幾十至幾百千瓦），延長壽命（達到10～15年），提高熱電轉換效率（包括發展動態熱電轉換技術），提高安全性等。
