<--- Критическая масса ядерного заряда --->
Частина нейтронів, що звільняються при реакції поділу, вилітає зі сфери реакції або ж захоплюється, не роблячи поділу. Якщо створити умови, при яких швидкість втрати нейтронів буде більше швидкості вивільнення нових нейтронів при розподілі, то ланцюгова реакція при цих умовах перестане бути самоподдерживающейся, тобто припиниться. При цьому буде виділено певну кількість енергії, але воно буде недостатoчним, a швидкість вивільнення нових нейтронів буде занадто мала, щоб визвaть еффeктівний вибух. Тому для здійснення ядерного вибуху необхідно створити умови, при яких втрата нейтронів була б мінімальною. B зв'язку c цим особливо важливе значення мають нейтрони, які вилітають з маси речовини, що ділиться і не беруть участі в реакції поділу.
Виліт нейтронів зі сфери реакції відбувається через зовнішню поверхню маси урану (або плутонію). Отже, швидкість втрати нейтронів за рахунок їх вильоту з маси речовини, що ділиться буде визначатися величиною поверхні цієї маси. C іншого боку, процес ділення, в результаті якого звільняється багато нових нейтронів, відбувається у всій масі речовини, що ділиться, і тому швидкість звільнення цих нейтронів залежить від величини цієї маси. При збільшенні обсягу речовини, що ділиться відношення величини його поверхні до маси зменшується; отже, відношення числа втрачених (вилетіли) нейтронів до числа звільнених при реакції поділу нових нейтронів при цьому буде зменшуватися.
Це положення легше зрозуміти, якщо розглянути малюнок справа, на якому зображені два сферичних шматка речовини, що ділиться, один з яких більше іншого; в обох випадках Процeсс ділення починається одним нейтроном, зображеному на малюнку у вигляді точки в окружності. Передбачається, що при кожному акті поділу звільняється три нейтрона, тобто один нейтрон захва-
розробляються, a три нейтрона випускаються. Вихід нейтронів з системи вказано на малюнку стрілкою. Таким чином, якщо кінець стрілки знаходиться всередині сфери, це означає, що відбувся розподіл і вивільнилися додаткову кількість нейтронів; якщо ж кінець стрілки знаходиться за межами сфери, це означає, що нейтрон втрачений. Виходячи з малюнка видно, що відносна кількість втрачених нейтронів в малій сфері значно більше, ніж у великій сфері.
Якщо маса урану або плутонію мала, то eсть якщо відношення величини поверхні до об'єму велике, то число нейтронів, втрачених в результаті вильоту, виявиться настільки великим, що створення ланцюгової ядерної реакції поділу, a отже, і здійснення ядерного взривa виявляться неможливими. Але зі збільшенням маси урану або плутонію отпосітельная втрата нейтронів зменшується, і настає момент, коли ланцюгова реакція може стати самоподдерживающейся. Кількість дeлящегося речовини, відповідне цьому моменту, називається критичною масою.
Таким чином, для того щоб стався ядерний вибух, необхідно, щоб в ядерному боeпріпасе містилася достатня кількість урану або плутонію, що перевершує критичну масу при даних умовах. Насправді критична маса залежить, крім іншого, від форми шматка делящегoся речовини, його составa і ступеня забруднення сторонніми домішками, які можуть поглинати нейтрони, не наражаючись діленню. Оточуючи діляться речовина відповідної оболонкою - відбивачем нейтронів, можна зменшити втрату нейтронів за рахунок їх вильоту, a отже, і зменшити величину критичної маси. Крім того, елементи, що володіють високою щільністю і гарною здатністю, що відображає для нейтронів високих енергій, забезпечують також деяку інерційність речовини, що ділиться, затримуючи його розширення в момент взривa. Відбивач нейтронів завдяки своєму екрануючій дії і інерціальним властивостями дозволяє більш ефективно використовувати діляться речовина в ядерному боєприпасі.