Це ізотопи урану з масовими числами 235 або 233 та ізотоп плутонію із масовим числом 239. Самопідтримувана ланцюгова реакція поділу атомних ядер стає можливою, коли маса речовини перевищує деяку критичну межу. Для урану-235 критична маса становить близько 40 кг, для плутонію-239 — 10—13 кг. Вона залежить від точного ізотопного складу, щільності матеріалу та навіть його форми.