談到核武器的工作原理的時候，不可避免的概念是“臨界質量 ”，臨界質量是指能夠自持鏈式裂變反應所需要的裂變燃料數量。
事實上，在1945年發佈的《Smyth Report》裡，最常使用的概念是“臨界尺寸”，同時也在一部分地方使用到了“臨界條件”這個概念，只提到過“臨界質量”這個概念一次。在1943年出版的《Los Alamos Premier》中，除了使用“臨界質量”之外，還使用到了“臨界半徑”，“臨界體積”和“臨界條件”。1941年的《MAUD Report》使用“臨界質量”，“臨界值”和“臨界量”，沒有使用“臨界質量”這個術語概念。 1940年的《Frisch-Peirels memorandum》使用臨界“半徑”，“尺寸”和“條件”。Leo Szilard的《pre-fission, 1935 patent on chain reacting systems》使用了臨界“厚度”和“值”，而不是質量。
臨界質量這個術語，從某種程度上使定義“臨界”這個過程變得模糊，似乎誤導大眾錯誤地認為反應性僅僅是質量的函數。而且很容易讓人問出“臨界質量能夠釋放多少爆炸能量”這種問題，非常容易讓人混淆概念，實際上釋放多少爆炸能量與臨界質量本身無關，而是炸彈效率的問題。
一般認為臨界條件是一個臨界點，在這個臨界點，正好能夠維持鏈式反應的自持。
將一堆可裂變材料的所有鈾235原子看做一片大海，中子進入到這個系統。如果這些中子被鈾235原子核所吸收，就有可能發生裂變反應，產生平均2.5個次級中子。為了達到臨界，這些中子必須繼續尋找其他的鈾原子核去發生反應保證中子的持續產生。
對於核彈設計來說，更重要的是要達到超臨界狀態，每一代反應產生的中子數目要大於上一代的中子數。如果一個鈾原子核分裂成兩個，同時產生兩個中子，這兩個中子又去分裂更多的鈾原子，我們就說每向系統裡投入一箇中子可以獲得兩個中子。這就是中子增殖的原因。中子移動速度極快，同時每次裂變反應發生的時間極短（納秒級），會很快的增殖出大量中子。核彈就是這樣一種在極短時間內發生大量反應產生大量中子釋放極大能量的裝置。
說這麼多，並不是說臨界質量不能使用，或者沒必要使用，而是說臨界質量只是核爆炸的其中一個因素，而不是單一依賴的因素。
這張圖裡是重達5.3kg的純度為99.6%的純鈈。在某些條件滿足的情況下，這個重量的純鈈是完全可以產生相當可觀輸出的核爆炸。但是在現有這種存在形式，沒有反射層，並且處理成環形的幾何形狀，是相對安全不會產生爆炸的。所以單純討論臨界質量的核爆炸毫無意義。
單純討論臨界質量會給人帶來很大的迷惑性。有人會說需要多少臨界質量的U-235可以啟動一個核反應，確實是這樣，但是沒有一個確切的臨界質量來應對這種沒有其他限制條件的假設。
很多人只認鈾-235或鈈的一個臨界質量的值，來斷言製造一個核武器需要多少可裂變材料。但實際情況比這個複雜的多，只提臨界質量會給人帶來很多誤導。
通常情況下，啟動核反應所需要的可裂變材料的數量取決於需要考慮的使用環境，在不同的條件下，可裂變材料的臨界質量是不相同的。
網上其實都可以查到相關資料，有些人查到了鈾235的臨界質量是50kg，然後就說你必須用50kg的鈾-235-才能製造一個核彈，但很明顯，這是錯誤的。50kg是裸球形鈾-235的臨界質量，換句話說，你必須把50kg的鈾235裝到一個沒有包圍的固體球殼子裡面去，在相應的環境下，才能夠啟動自持的鏈式核反應。請注意，這裡的結果是僅僅啟動核反應，可能不會造成巨大聲響的爆炸，除了核輻射對人有害之外，鈾球可能只會有輕微的反應，把自己吹走一段距離。一旦球有所破裂，反應會立馬停止。
上面這張圖是Los Alamos實驗室的Godiva Device，其核心是一個54kg，由93.7%高純度鈾構成的燃料球，該球被分成了三份。圖中左邊可以看出，球的三部分被分開，此時不會有任何核反應產生。當這些部分逐漸靠近的時候，會產生核反應，不會有巨大的爆炸，但是其輸出的能量依然可以損壞設備，所以需要將三個球的碎片推得足夠遠，使其不發生反應。
那麼50kg就是可以製造一個核彈的所需要的鈾235的質量嗎？並不是，這個臨界質量完全可以通過某些措施變得小得多。
如果在鈾周圍放置反射層，可以得到10-15kg的臨界質量，比預想中的少3-5倍。
如果鈾-235是溶解在水裡的，僅僅需要更小的質量就可以發生自持鏈式核反應。
對於鈈來說，通常情況下裸球的臨界質量是10kg左右，但是也可以通過一定的措施使其臨界質量大大減小，只需要3-4kg的鈈就可以得到一個威力相當可觀的核彈。
從另一個角度出發，是不是說，如果不想發生核爆炸，是否有辦法能在一個地方存儲50kg或者更多的鈾235材料？
並不是，你非要作死，把這50kg或者更多的鈾235給放到一個實心球裡面去，那也沒辦法。
但是你可以把這50kg或者更多的鈾235放到一個圓柱形狀 容器裡，或者空心球，或者有吸收中子的材料包裹的容器裡，那就可以在不發生核反應的情況下儲存超過50kg的鈾-235材料。
當然，你的鈾235裡也含有鈾-238，會增大臨界質量。
上面這顆不起眼的金屬球，被稱為“惡魔核心 ”。
最著名的典故就是這位用手掰開核彈的勇士了，Louis Slotin，路易斯.斯洛廷，加拿大物理學家和化學家，曾參與曼哈頓計劃。
“惡魔核心”是一個6.2kg的鈈制核心，這位大佬也真是心大，這個球之前已經造成他的一位年輕同事的死亡，但是他依然認為自己是熟練工，在完全沒有遵循實驗規定和沒有任何防護的情況下，選擇用左手經姆指孔抓緊鈹制的上半球，另一方面右手用螺絲刀維持著上下半球間的空隙，同一時間助手移走平常會用的填隙片。
他之所這麼自信，因為之前進行過多次這種操作。但這次真的是一失足就是一輩子啊，螺絲刀滑落，上半球落下，引起了臨界反應。隨後用手將球分開，手撕核彈。
九天之後就死了。
在這起臨界事故里，問題關鍵並不是核心質量，而是斯洛廷的疏忽使當時的系統狀態發生了改變，螺絲刀滑落，意外的使鈹反射層材料落到鈈上，使原來非臨界的核心發生了短暫的核反應，當時沒有產生爆炸，但是產生了致命的過量輻射。
鈈239的裸球臨界質量為10kg左右。投在長崎的原子彈含有6.2kg的鈈，正常情況下，6.2kg的鈈球是不會臨界的。需要先通過高爆炸藥使這6.2kg的鈈密度在極短時間內提升2.5倍，當然，還有其他條件需要滿足，例如鈈的化學狀態就可以影響臨界質量。
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