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  能夠以最少的物料到達臨界質量的形狀是球形。如果在四周加以中子反射物料,臨界質量可以更少。有中子反射的球形鈾-235臨界點為15公斤左右。鈽則為10公斤左右。  以下為普通球形,沒有中子反射之下的臨界質量:  純度較低的鈾,臨界質量會有所增加。例如20%的鈾-235,以4 cm厚的鈹反射中子臨界質量達400公斤。若如果純度只為15%,臨界質量更高達600公斤。

  核子武器在引爆以前必須維持在次臨界。以鈾核彈為例,可以把鈾分成數大塊,每塊質量維持在臨界以下。引爆時把鈾塊迅速結合。投擲在廣島的「小男孩」原子彈是把一小塊的鈾透過鎗管射向另一大塊鈾上,造成足夠的質量。這種設計稱為「鎗式」。鈽核彈不能以這種方法引爆。第一枚鈽原子彈「胖子」的鈽是造成一個在次臨界以下的中空球狀。引爆時使用包圍在四周的炸藥把鈽擠壓,增加密度及減少空間,造成即發臨界。這種設計稱為「內爆式」。
臨界質量(Critical mass)是指維持核子連鎖反應所需的裂變材料質量。不同的可裂變材料,受核子的性質(如裂變橫切面)、物理性質、物料型狀、純度、是否被中子反射物料包圍、是否有中子吸收物料等等因素影響,而會有不同的臨界質量。