De minimale hoeveelheid materiaal die nodig is om een ​​kernreactie in stand te houden, wordt de kritische massa genoemd. De kritische massa is de kleinste hoeveelheid splijtbaar materiaal die een kettingreactie kan ondersteunen. De grootte van de kritische massa hangt af van het type splijtbaar materiaal dat wordt gebruikt, de dichtheid van het materiaal en de geometrie van het materiaal. De kritische massa van uranium-235 bedraagt ​​bijvoorbeeld ongeveer 52 kilogram, terwijl de kritische massa van plutonium-239 ongeveer 10 kilogram bedraagt.