El estado de un reactor nuclear depende de la criticidad de la masa de uranio, y hay varios factores posibles. Masa crítica significa que cuando un átomo de U-235 en la masa de uranio se divide, uno de los neutrones libres (en promedio) golpea el núcleo de otro átomo de U-235 en la masa, haciendo que ese núcleo se parta, etcétera, continuamente. Si, sin embargo, la fisión no ocurre en esa frecuencia, luego, en algún momento, el proceso de fisión inducida se detendrá, y también lo hará el poder que genera. A esto se le llama masa subcrítica. La tercera posibilidad es cuando más de uno de los neutrones libres golpea otros átomos de U-235, haciendo que la masa se vuelva supercrítica, y como resultado, el reactor puede calentarse.

Para que estalle una bomba nuclear la masa de uranio tiene que ser extremadamente supercrítica, de modo que todos los átomos de U-235 se dividan a la vez, y no en secuencia. Esto sucede en un microsegundo. Sin embargo, en un reactor nuclear, la criticidad tiene que ser controlada, de lo contrario, si todos los átomos se dividen a la vez, puede ocurrir un desastre. Para mantener el reactor en un nivel crítico, en el que la masa existe a una temperatura estable, la temperatura central debe reducirse y aumentarse, lo que significa que debe mantenerse en un nivel ligeramente supercrítico. Esto se hace con barras de control, que previenen el sobrecalentamiento absorbiendo neutrones libres.

La cantidad de átomos de U-235 en la masa del uranio y la forma de la masa son factores importantes para controlar la criticidad del uranio. Si la masa está en una hoja delgada, entonces los neutrones libres de los átomos que se dividen volarán, y no golpearán a otros átomos. Para alcanzar un estado de reacción crítica, la forma de masa óptima es esférica, con 2 libras (0,9 kg) de U-235 en él. Esta es la cantidad conocida como masa crítica de uranio.