A quantidade mínima de material necessária para sustentar uma reação nuclear é chamada de massa crítica. A massa crítica é a menor quantidade de material físsil que pode sustentar uma reação em cadeia. O tamanho da massa crítica depende do tipo de material físsil utilizado, da densidade do material e da geometria do material. Por exemplo, a massa crítica do urânio-235 é de cerca de 52 quilogramas, enquanto a massa crítica do plutônio-239 é de cerca de 10 quilogramas.