Lo stato di un reattore nucleare dipende dalla criticità della massa di uranio, e ci sono una serie di possibili fattori. Massa critica significa che quando un atomo di U-235 nella massa di uranio si divide, uno dei neutroni liberi (in media) colpisce il nucleo di un altro atomo di U-235 nella massa, provocando la scissione di quel nucleo, e così via, continuamente. Se, però, la fissione non avviene a quella frequenza, poi ad un certo punto il processo di fissione indotta si fermerà, e così sarà il potere che genera. Questa è chiamata massa subcritica. La terza possibilità è quando più di uno dei neutroni liberi colpisce altri atomi di U-235, facendo diventare la massa supercritica, e di conseguenza il reattore può surriscaldarsi.

Per far esplodere una bomba nucleare, la massa di uranio deve essere estremamente supercritica, in modo che tutti gli atomi di U-235 si dividano in una volta, e non in sequenza. Questo accade in un microsecondo. Però, in un reattore nucleare, la criticità deve essere controllata, altrimenti se tutti gli atomi si dividono in una volta il disastro può colpire. Per mantenere il reattore a un livello critico, in cui la massa esiste a una temperatura stabile, la temperatura al cuore deve essere abbassata e alzata, il che significa che deve essere mantenuto a un livello leggermente supercritico. Questo viene fatto con barre di controllo, che evitano il surriscaldamento assorbendo neutroni liberi.

La quantità di atomi di U-235 nella massa di uranio e la forma della massa sono fattori importanti nel controllo della criticità dell'uranio. Se la massa è in un foglio sottile, allora i neutroni liberi dagli atomi in scissione voleranno via, e non colpiranno altri atomi. Per raggiungere uno stato di reazione critica, la forma ottimale della massa è sferica, con 2 libbre (0,9 kg) di U-235 al suo interno. Questa è la quantità nota come massa critica dell'uranio.