Unter einer minimalen kritischen Masse versteht man die geringste Masse von spaltbarem Material, die notwendig ist, um eine selbsterhaltende Kettenreaktion zu bewirken. Ein wesentlicher Faktor für die Entstehung einer kritischen Anordnung ist z.B. das Spaltmaterial selbst. Pu-239 führt rascher zur Bildung einer kritischen Masse als U-235, da seine minimale kritische Masse sehr viel geringer ist. Die kritische Masse von U-235 beträgt z.B. etwa 50 kg. Bei Pu-239 sind es lediglich ca. 4 kg. Wenn der Spaltstoff von einem Material umgeben ist, das die freiwerdenden Neutronen reflektiert und diese somit dem Reaktionsprozess nicht verloren gehen, verringert sich die kritische Masse. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Frage, ob ein Moderator, wie z.B. Wasser, zur Verfügung steht, der die mit hoher Energie entstehenden Neutronen abbremst und damit die Wahrscheinlichkeit für neue Kernspaltungen erhöht. Zu betrachten ist ferner, ob sich im Umfeld des spaltbaren Materials Stoffe befinden, die als Neutronenabsorber wirken, d.h. Neutronen einfangen, die dann nicht mehr für die Kettenreaktion zur Verfügung stehen. Zu den Neutronenabsorbern gehören z.B. Lithium, Bor und die Seltenen Erden, aber auch Chlor. Eine solche Anordnung erhöht die Kritikalitätssicherheit.