[[Kuva:Critical mass.svg|thumb|right|180px|Ydinten halkemaisesta vapautuneet neutronit halkovat ytimiä suuressa uraanikimpaleessa enemmän kuin pienessä, koska suuressa kimpaleessa tapahtuu törmäys suuremmalla todennäköisyydellä kuin pienessä. Kriittinen massa saavutetaan helpommin, jos halkeamiskelpoinen uraani tai plutonium ympäröidään neutroniheijastimella.]]
'''Kriittinen massa''' on [[Fissiili|fissiilistä materiaalista]] tehdyn kappaleen massan[[massa]]n raja-arvo, jossa kappaleen kriittisyys ''k''=1. Raja-arvon ylittävässä arvossa kappaleen kriittisyys ''k'' on suurempi kuin 1 (superkriittinen kappale) ja alittavassa arvossa ''k'' on alle 1 eli kappale on subkriittinen. Superkriittisessä kappaleessa tapahtuu (aina) spontaani ja progressiivinen ydinreaktioiden[[ydinreaktio]]iden [[ketjureaktio (fysiikka)|ketjureaktio]], jolloin kappaleen nuklidit[[nuklidi]]t fissioituvat[[fissio]]ituvat vapauttaen energiaa[[energia]]a. Vastaavasti subkriittisella kappaleella ei ikinä. Ydinaseen[[Ydinase]]en toiminta perustuu kriittisen massan ylittämiseen. '''Kriittistä massaa''' voidaan pienentää ainakin: kappaleen muodolla, materiaalilla, isotooppisella[[isotooppi]]sella puhtaudella, energiatilalla sekä ulkoisilla neutronilähteillä ja heijastimilla, vaikka kappaleen todellinen massa pysyisikin samana. Myös käsitettä kriittinen koko käytetään. Superkriittinen kappale voidaan luoda mm. puristamalla subkriittinen kappale pienempään tilaan räjähteillä.
'''Ydinreaktorin kriittisyys.''' [[Ydinreaktori|Ydinreaktoreissa]] ei koskaan synny kappaletta, joka voisi saavuttaa kriittisen massan. Ydinpolttoaineen isotooppinen rikastusaste on tavallisesti 2-5% luokkaa, eikä mikään määrä ydinpolttoainetta voi saavuttaa kriittistä massaa. Reaktoreista puhuttaessa saavutetaan ns. kriittisyys, kun reaktorin kokonaiskriittisyy''s'' on arvossa ''k=''1'','' tämä tarkoittaa, että fissioreaktioissa syntyvien vapaiden neutronien[[neutroni]]en määrä on keskimäärin sama kuin uusien fissioiden aiheuttamiseen kuluvien ja reaktorista karkaavien vapaiden neutronien yhteenlaskettu määrä. Tosin sanoen reaktioden määrä per aikayksikkö pysyy samana ja sitä kautta reaktorin teho pysyy muuttumattomana. Reaktorin superkriittisyys tarkoittaa, että kokonaiskriittisyys on yli 1 ja (fissio)reaktioiden määrä per aikayksikkö kasvaa. Subkriittisyys vastaavasti reaktioiden määrä per aikayksikkö laskee. Reaktorin kriittisyyttä voidaan hetkellisesti alentaa tai nostaa, mutta sitten kokonaiskriittisyys pitää palauttaa arvoon 1. Muussa tapauksessa reaktori ylikuumenee ja ydinpolttoaine mahdollisesti sulaa tai ydinketjureaktio pysähtyy.<ref>{{Kirjaviite | Tekijä = Frank L. Fire| Nimeke = The Common Sense Approach to Hazardous Materials| Kappale = | Sivu = 356| Selite = | Julkaisija = Fire Engineering Books | Vuosi = 2009| Tunniste = ISBN 9781593701949 | Viitattu = 13.4.2014| Kieli = {{en}}}}</ref>
== Kriittinen massa ==
[[Kuva:Partially-reflected-plutonium-sphere.jpeg|thumb|250px|[[Plutonium]]pallo joka on osittain ympäröity neutroneja heijastavilla volframikarbidilohkoilla. Vuoden [[1945]] ylikriittisen massan aiheuttaman [[luettelo ydinonnettomuuksista|onnettomuuden]] toisinto. Koejärjestelyssä oli tarkoitus mitata ylimääräisen lohkon lisäyksen aiheuttamaa säteilyn kasvua, mistä aiheutui ylikriittisen massan synty.]]
Kriittinen massa riippuu fissiilin aineen tyypistä, muodosta, [[tiheys|tiheydestä]] sekä siitä, miten ympäröivä aine heijastaa neutroneja.<ref name="curley6">{{Kirjaviite | Tekijä = Robert Curley| Nimeke = Weapons of Mass Destruction| Kappale = | Sivu = 6| Selite = | Julkaisija = Britannica Educational Publishing | Vuosi = 2011| Tunniste = ISBN 9781615307517 | Viitattu = 13.4.2014| Kieli = {{en}}}}</ref> Kriittinen massa liittyy [[Vaikutusala|törmäystodennäköisyyteen]]. Atomiytimen hajoamisesta, [[fissio]]sta vapautuvat [[neutroni]]tneutronit lentelevät satunnaisiin suuntiin kovaa vauhtia, eikä [[atomiydin]]ten vetovoima pysty niitä sanottavasti hidastamaan ja vetämään puoleensa. Kun keskimäärin vähintään yksi neutroni aiheuttaa toiseen atomiytimeen törmätessään uuden hajoamisen, kriittinen massa kappaleessa on saavutettu. Pienin mahdollinen kriittinen massa saadaan, kun fissiili materiaali on pallon muotoinen. Tällöin tilavuuden suhde materiaalin ulkopinta-alaan on suurin ja siten neutroneja pääsee karkuun vähiten.<ref name="curley6"/>
