廣島原子彈模型，它是用鈾235為核爆炸材料，TNT當量為20000噸級別（一說是1.2～1.5萬噸）。
從目前的核理論和核原件製造工藝來說，製造2萬噸級別的核彈需要32㎏左右的鈾235，實際上廣島原子彈用了60㎏左右，而鈽只需要11㎏長崎原子彈用了25㎏左右，也就是說：使用鈾235製造出來的原子彈當量越大，鈾的使用量就會越多！
廣島原子彈「小男孩」的示意圖，它是採用最簡單的「槍法」製造出來，雖然簡單但是原子彈是人類研製出來的最複雜武器，內部結構非常複雜，零部件數量也多，廣島原子彈使用的是U235核裝藥，爆炸威力只有2萬噸TNT當量，它的重量超過了3噸。
廣島原子彈爆炸後形成的蘑菇狀煙雲。
即便是現在技術水平提高了，如果用鈾235製造一枚50萬噸當量的核彈，那麼最後的武器重量會在2噸以上，這樣大的重量顯然不利於火箭類載荷工具，只能由大型轟炸機去投擲！而用鈽239去製造原子彈也會出現這個問題，雖然它的用量比鈾235少了很多，但是要是製造出來更大當量也必須增加鈽239的使用量...最後的結果也是武器變得非常大失去了實戰意義！所以，原子彈並不是說在製造上有限制，而是在武器化和使用上有限制。
圖片上是著名的「大伊萬」模型，它的核當量是5000萬噸TNT，由於顧及國際影響和環保的問題，它未在最外層使用鈾238做反射層而是使用了鉛板，有意的降低了核當量，要不然它應該是一億噸TNT當量級別的。
但氫彈核當量太大也是沒有意義的！當量過大在實戰當中並沒有體現出破壞威力就會更大，10枚1000萬噸TNT當量的氫彈頭的打擊目標的範圍和能力顯然是高於1顆一億當量的氫彈頭，所以氫彈也是有上限。
從目前核武器發展趨勢來看，已經不在追求大當量的核彈頭了，而是核彈頭的小型化，目前最先進的氫彈頭為40萬噸TNT當量以下，彈頭的重量在200公斤以下，採用更先進的「三相彈頭」設計，就是以：原子彈被扳機（次級），爆炸後轟擊主體，主體爆炸後又轟爆鈾238層，形成更加強烈的核爆炸，是核裂變核聚變再次核裂變這樣的爆炸反應，這樣的設計不但可以使氫彈頭的重量更輕，並且核材料用量也會更少！
隨著彈道飛彈防禦技術的提高，洲際飛彈的突突防變得非常重要，由於洲際飛彈在載荷有限，就需要將核彈頭做的小一些，一枚洲際飛彈如果攜帶10個分彈頭那麼它的突防能力就會得到極大的提高，而且這10個彈頭當中有真有假，大大的增加了防禦方的攔截難度，相反要是彈頭重量很大洲際飛彈的載荷的數量太少，防禦方的攔截難度就會降低，飛彈被攔截了核當量再大也沒啥實際意義，所以氫彈頭也必須要做的小一點才行。