{{anchor|Bom atom Trinity dan Fat Man}}[[Berkas:Fission bomb assembly methods.svg|upright=1.25|thumb|Karena keberadaan plutonium-240 pada plutonium yang dihasilkan oleh reaktor, desain delakan dikembangkan pada senjata "''[[Fat Man]]''" and "''[[Trinity (uji coba nuklir)|Trinity]]''"|alt=Dua diagram perakitan senjata. Atas: "metode perakitan jenis bedil" — cangkang elips membungkus bahan peledak kimia konvensional di sebelah kiri, yang peledakannya mendorong potongan uranium-235 subkritis bersama-sama di sebelah kanan. Bawah: "metode rakitan delakan" — cangkang berbentuk bola membungkus delapan bahan peledak tinggi yang saat diledakkan memampatkan muatan plutonium di intinya.]]
Uji bom atom pertama, diberi nama kode "''[[Trinity (uji coba nuklir)|Trinity]]''" dan didetonasi pada 16 Juli 1945 dekat [[Alamogordo, New Mexico]], menggunakan plutonium sebagai bahan fisilnya.<ref name = "Miner1968p541" /> Desain delakan "''[[Trinity (uji coba nuklir)#The Gadget|gadgetgawai]]''", sebagaimana perangkat Trinity diberi nama kode, menggunakan lensa-lensa ledak yang digunakan untuk mengompres bola plutonium agar mencapai massa superkritis, yang secara bersamaan dihujani dengan neutron dari "[[Inisiator neutron termodulasi|Urchin]]", sebuah inisiator yang terbuat dari [[polonium]] dan [[berilium]] ([[sumber neutron]]: [[Sumber neutron#Perangkat kecil|reaksi (α, n)]]).<ref name = "Emsley2001" /> Dengan demikian, ia akan menjamin terjadinya reaksi berantai dan ledakan. Keseluruhan senjata ini memiliki berat lebih dari 4 [[ton metrik|ton]], walaupun plutonium yang digunakan pada inti senjata hanyalah seberat 6,2 kg.<ref>{{cite web
|first = Carey
|last = Sublette
Baris 748:
}}<!-- {{doi|10.1007/BF02881277}}--></ref>
Plutonium yang diperoleh kembali dari bahan bakar reaktor bekas menimbulkan sedikit bahaya proliferasi, karena kontaminasi yang berlebihan dengan plutonium-240 dan plutonium-242 yang nonfisil. Pemisahan isotop tidak dapat dilakukan. Reaktor khusus yang beroperasi dengan pembakaran sangat rendah (sehingga meminimalisirmeminimalkan paparan plutonium-239 yang baru terbentuk terhadap neutron tambahan yang menyebabkannya diubah menjadi isotop plutonium yang lebih berat) umumnya diperlukan untuk menghasilkan bahan yang cocok untuk digunakan dalam [[senjata nuklir]] yang efisien. Walaupun plutonium "tingkat senjata" didefinisikan mengandung setidaknya 92% plutonium-239 (dari total plutonium), Amerika Serikat telah berhasil meledakkan sebuah [[Plutonium tingkat reaktor#Uji coba nuklir plutonium "tingkat reaktor"|perangkat di bawah 20 kt]] menggunakan plutonium yang diyakini hanya mengandung sekitar 85% plutonium-239, disebut plutonium "tingkat bahan bakar".<ref name="inf15" /> Plutonium "tingkat reaktor" yang diproduksi oleh siklus pembakaran LWR reguler biasanya mengandung kurang dari 60% Pu-239, dengan hingga 30% Pu-240/Pu-242 yang merupakan parasit, dan 10–15% Pu-241 yang fisil.<ref name="inf15" /> Tidak diketahui apakah perangkat yang menggunakan plutonium yang diperoleh dari limbah nuklir sipil yang diproses ulang dapat diledakkan, namun perangkat semacam itu secara hipotetis dapat gagal dan menyebarkan bahan radioaktif ke area perkotaan yang luas. [[Badan Tenaga Atom Internasional|IAEA]] secara konservatif mengklasifikasikan plutonium dari semua vektor isotop sebagai bahan "penggunaan langsung", yaitu, "bahan nuklir yang dapat digunakan untuk pembuatan komponen bahan peledak nuklir tanpa transmutasi atau pengayaan lebih lanjut".<ref name="inf15">{{cite web
