Kritická hmotnosť je minimálne množstvo štiepneho materiálu potrebné na udržanie stabilnej reťazovej štiepnej reakcie. Pri dosiahnutí kritickej hmotnosti dostatočný počet neutrónov uvoľnených pri štiepení spôsobí ďalšie štiepenia, takže reakcia môže prebiehať súvisle a v rovnovážnom stave.

Hodnota kritickej hmotnosti závisí od druhu štiepneho materiálu, jeho čistoty a koncentrácie, geometrie usporiadania (najvýhodnejší je guľový tvar) a prítomnosti moderátora a reflektorov neutrónov.

Pre čistý urán-235 by mala kritická hmotnosť tvar gule s priemerom približne 18 cm a hmotnosť okolo 50 kg.

Rozdiel medzi podkritickým (vľavo), kritickým (v strede) a nadkritickým (vpravo) množstvom štiepneho materiálu. (Zdroj: EnergyEncyclopedia.com)