因为少量的裂变材料不能维持链式反应(绝大多数中子逃逸了)所以铀元素存在临界值。临界质量为维持链式反应所需要的裂变材料的最小质量称为临界质量。少量的裂变材料不能维持链式反应(绝大多数中子逃逸了)。临界质量的大小取决于裂变材料的种类、结构密度、几何形状以及核装置中有无中子反射层结构等。

能够以最少的物料到达临界质量的形状是球形。球形铀-235临界点为15公斤左右。钚则为10公斤左右。