كمترین جرمی از ماده رادیواكتیو است كه در آن نوترونها پیش از آن كه از آن جرم خارج شوند در زمان كوتاه به هسته‌ای دیگر برخورد نمایند و برای هر شكافت ؛ به طور متوسط یك شكافت دیگر ایجاد گردد .

جرم بحرانی به نوع ماده رادیواكتیو ؛ درجه خلوص و شكل نمونه‌ای كه از آن خواهیم ساخت بستگی دارد .

برای اینكه جرم بحرانی با كمترین مقدار ممكن تهیه شود باید كمترین سطح را با جرم معین ایجاد كنیم . یعنی كروی بودن سطح مناسب‌ترین شكل است . چون حجم عمده اتم فضای خالی است . هنگام شكافت هر هسته لازم است نوترونهای حاصل به طور میانگین مسافتی در حدود 5 تا 7 سانتیمتر را درون میلیاردها اتم بپیمایند تا به هسته دیگری برخورد كنند و سبب شكافت شوند . مثلاً اگر حدود 2 كیلو گرم اورانیوم 235 را به شكل كروی در آوریم شعاع آن حدود 3 سانتیمتر خواهد بود . و نوترونها اغلب ( بدون آن كه باعث شكافت بعدی شوند ) از آن خارج می شوند .

معمولاً در اطراف گوی از پوشش فلزی چگال ( كه باز تابنده نام دارد ) استفاده می‌شود تا نوترون‌ها را به درون گوی باز گرداند همچنین از انبساط و گسترش هسته شكافت جلوگیری شود . در این صورت به جرم كمتری نیاز خواهد بود .

جرم بحرانی اورانیوم 235 در شرایط مناسب حدود 900 گرم و برای پلوتونیوم 239 ؛ جرم بحرانی 283 گرم است .

اگر به طور متوسط بیش از یك نوترون آزاد به هسته های دیگر اورانیوم 235 برخورد كند و موجب شكافت آن گردد جرم اورانیوم را فوق بحرانی گوییم . در این حالت واكنش شكافت از كنترل خارج می شود و دما به سرعت بالا می رود و انفجار رخ خواهد داد .

اگر به طور متوسط كمتر از یك نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برخورد و موجب شكافت آن گردد جرم اورانیوم زیر بحرانی است و این شكافت القایی در نهایت متوقف می گردد .

علت عدم انفجار در معادن اورانیوم نیز ؛ فراهم نبودن جرم بحرانی و از طرفی پایین بودن درجه خلوص اورانیوم 235 در معادن می باشد .

با این وجود در یك مورد در معادن اوكلو در كشور گابن در غرب آفریقا فرآورده‌هایی از شكافت اورانیوم 235 یافت شده‌اند كه نشان می دهند در حدود دو میلیون سال پیش اورانیوم 235 در آن معدن خود به خود به حد بحرانی رسیده است .