เมื่อปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์หนึ่งในมวลของวัสดุฟิสไซล์หนึ่งเป็นแบบยั่งยืนด้วยตัวเอง, มวลนั้นถูกเรียกว่าอยู่ในสถานะ "วิกฤต" ที่ไม่มีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของพลังงาน, อุณหภูมิ, หรือประชากรนิวตรอน.

การวัดที่เป็นตัวเลขของมวลวิกฤตจะขึ้นอยู่กับแฟคเตอร์การคูณนิวตรอนที่มีประสิทธิภาพ k, ค่าเฉลี่ยของจำนวนนิวตรอนที่ถูกปล่อยออกมาต่อปฏิกิริยาฟิชชันที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันอื่นไปเรื่อยๆมากกว่าจะถูกดูดซึมหรือออกจากวัสดุ. เมื่อ k = 1 {\displaystyle k=1} , มวลจะวิกฤต,และปฏิกิริยาลูกโซ่แทบจะยั่งยืนด้วยตนเอง.

มวล"ใต้วิกฤติ" (อังกฤษ: subcritical) คือมวลของวัสดุฟิสไซล์ที่ไม่ได้มีความสามารถในการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันให้ยั่งยืน. ประชากรของนิวตรอนที่ใส่ให้กับส่วนประกอบที่ subcritical จะลดลงแบบ exponential. ในกรณีนี้ k < 1 {\displaystyle k<1} . อัตราคงที่ของ fissions ตามธรรมชาติจะทำให้เกิดระดับคงที่แบบสัดส่วนของกิจกรรมนิวตรอน. การคงที่ของของสัดส่วนจะเพิ่มขึ้นเมื่อ k เพิ่มขึ้น.

มวล"เหนือวิกฤต" (อังกฤษ: supercritical) เป็นหนึ่งที่มีอัตราของฟิชชันที่เพิ่มขึ้น. สารอาจอยู่ในภาวะสมดุล (หรือกลายเป็นวิกฤตอีกครั้ง) ที่อุณหภูมิ/ระดับพลังงานที่สูงหรือทำลายตัวเองโดยเมื่อจุดสมดุลมาถึง. ในกรณีของ supercriticality, k > 1 {\displaystyle k>1}