มวลวิกฤตเป็นแนวคิดหนึ่งที่เจอเมื่อพูดถึงวัสดุนิวเคลียร์ กล่าวโดยสรุปมวลวิกฤตของวัสดุคือจำนวนที่ต้องการเพื่อให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่อไปเมื่อมันเริ่มขึ้น
วัสดุนิวเคลียร์มีหลายประเภทและหนึ่งประเภทเป็นวัสดุฟิชไซล์ วัสดุฟิชไซล์สามารถรักษาปฏิกิริยาเมื่อมันเริ่มขึ้น เนื่องจากปฏิกิริยาสามารถคงอยู่ได้วัสดุจึงสามารถนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์บางอย่างได้ จุดประสงค์เหล่านี้รวมถึงการสร้างอาวุธนิวเคลียร์และการสร้างเครื่องปฏิกรณ์เพื่อผลิตพลังงาน วัสดุฟิสไซล์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ Uranium-233, Uranium-235 และ Plutonium-239 วัสดุทั้งสามนี้เป็นไปตามเกณฑ์ของวัสดุฟิชชันที่สามารถอยู่ได้เป็นเวลานานพอสมควรและสามารถพบได้ในปริมาณมากพอที่จะใช้เพื่อการใช้เป็นเชื้อเพลิงได้
กระบวนการของปฏิกิริยานิวเคลียร์นั้นค่อนข้างซับซ้อน แต่มันสามารถดูได้เพียงว่าเป็นปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ ในการทำปฏิกิริยาอะตอมของวัสดุฟิสไซล์ - ให้เราบอกว่ายูเรเนียม - 235 - จับนิวตรอนในขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่าน สิ่งนี้ทำให้อะตอมแตกออกเป็นสองอะตอมที่เล็กกว่าและในกระบวนการนี้จะปล่อยนิวตรอนออกมาอีกสองหรือสามอะตอม นิวตรอนเหล่านี้จะบินไปและถูกจับโดยอะตอมอื่นของยูเรเนียม - 235 ซึ่งจะแยกออกและส่งนิวตรอนอีกสองหรือสามตัว ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในระยะเวลาที่น้อยมากและปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล
แนวคิดของมวลวิกฤตเป็นสิ่งสำคัญเพราะเพื่อให้ปฏิกิริยานี้ดำเนินต่อไปและปล่อยพลังงานจำนวนมากต้องมีวัสดุฟิสไซล์เพียงพอที่จะสามารถดำเนินต่อไปได้ หากไม่สามารถบรรลุมวลวิกฤตได้นิวตรอนที่มีอยู่จะลดลงตามเวลาทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์น้อยลงและมีโอกาสน้อยลงเมื่อเวลาผ่านไป การพูดอย่างเคร่งครัดคำว่ามวลวิกฤตใช้เพื่ออธิบายสถานะของความสมดุลซึ่งมีวัสดุฟิสไซล์เพียงพอที่จะรักษาปริมาณของนิวตรอนอย่างคร่าวๆ แต่ปฏิกิริยาไม่ได้สร้างมากขึ้น อย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่มวลวิกฤตถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายว่าอะไรคือสิ่งที่เรียกว่ามวลวิกฤตอย่างยิ่งยวดเมื่อวัสดุเพียงพอที่มีอยู่ว่านิวตรอนยังคงชนกับอะตอมฟิชไซล์และปล่อยนิวตรอนมากขึ้นสร้างพลังงานและความร้อน
ในการใช้วัสดุฟิชไซล์ในอาวุธนิวเคลียร์เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่วัสดุจะต้องถูกเก็บรักษาไว้ใต้มวลวิกฤต - มิฉะนั้นระเบิดจะระเบิดทันที โดยปกติวัสดุสองชิ้นจะถูกแยกออกจากกันในมวลที่มีความสำคัญต่ำและเมื่อถึงเวลาที่ระเบิดจะถูกระเบิดพวกมันจะถูกโยนด้วยกันอย่างหนักและรวดเร็วมาก จากนั้นพวกเขาก็สร้างมวลที่มีความสำคัญอย่างยิ่งและระเบิดก็ระเบิด หากพวกเขาไม่ได้ถูกโยนเข้าด้วยกันอย่างรวดเร็วเพียงพอการระเบิดขนาดเล็กจะเกิดขึ้นก่อนแล้วจึงแยกชิ้นส่วนออกเป็นสองส่วนเพื่อไม่ให้การระเบิดครั้งใหญ่เกิดขึ้น
มวลวิกฤตจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ ในกรณีของยูเรเนียม -233 มวลวิกฤตจะอยู่ที่ประมาณ 35 ปอนด์ (15 กิโลกรัม) ในกรณีของยูเรเนียม - 235 มวลวิกฤตจะอยู่ที่ประมาณ 115 ปอนด์ (52 กิโลกรัม) และในกรณีของพลูโทเนียม -239 มวลวิกฤตจะอยู่ที่ประมาณ 22 ปอนด์ (10 กิโลกรัม) สิ่งนี้อาจดูเหมือนเล็กน้อย แต่โปรดจำไว้ว่าวัสดุเหล่านี้มีความหนาแน่นสูงมาก ด้วยวัสดุนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ทรงกลมที่มีขนาดไม่ใหญ่กว่าลูกเบสบอลจะไปถึงมวลวิกฤตและทำให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่
