谈到核武器的工作原理的时候，不可避免的概念是“临界质量 ”，临界质量是指能够自持链式裂变反应所需要的裂变燃料数量。
事实上，在1945年发布的《Smyth Report》里，最常使用的概念是“临界尺寸”，同时也在一部分地方使用到了“临界条件”这个概念，只提到过“临界质量”这个概念一次。在1943年出版的《Los Alamos Premier》中，除了使用“临界质量”之外，还使用到了“临界半径”，“临界体积”和“临界条件”。1941年的《MAUD Report》使用“临界质量”，“临界值”和“临界量”，没有使用“临界质量”这个术语概念。 1940年的《Frisch-Peirels memorandum》使用临界“半径”，“尺寸”和“条件”。Leo Szilard的《pre-fission, 1935 patent on chain reacting systems》使用了临界“厚度”和“值”，而不是质量。
临界质量这个术语，从某种程度上使定义“临界”这个过程变得模糊，似乎误导大众错误地认为反应性仅仅是质量的函数。而且很容易让人问出“临界质量能够释放多少爆炸能量”这种问题，非常容易让人混淆概念，实际上释放多少爆炸能量与临界质量本身无关，而是炸弹效率的问题。
一般认为临界条件是一个临界点，在这个临界点，正好能够维持链式反应的自持。
将一堆可裂变材料的所有铀235原子看做一片大海，中子进入到这个系统。如果这些中子被铀235原子核所吸收，就有可能发生裂变反应，产生平均2.5个次级中子。为了达到临界，这些中子必须继续寻找其他的铀原子核去发生反应保证中子的持续产生。
对于核弹设计来说，更重要的是要达到超临界状态，每一代反应产生的中子数目要大于上一代的中子数。如果一个铀原子核分裂成两个，同时产生两个中子，这两个中子又去分裂更多的铀原子，我们就说每向系统里投入一个中子可以获得两个中子。这就是中子增殖的原因。中子移动速度极快，同时每次裂变反应发生的时间极短（纳秒级），会很快的增殖出大量中子。核弹就是这样一种在极短时间内发生大量反应产生大量中子释放极大能量的装置。
说这么多，并不是说临界质量不能使用，或者没必要使用，而是说临界质量只是核爆炸的其中一个因素，而不是单一依赖的因素。
这张图里是重达5.3kg的纯度为99.6%的纯钚。在某些条件满足的情况下，这个重量的纯钚是完全可以产生相当可观输出的核爆炸。但是在现有这种存在形式，没有反射层，并且处理成环形的几何形状，是相对安全不会产生爆炸的。所以单纯讨论临界质量的核爆炸毫无意义。
单纯讨论临界质量会给人带来很大的迷惑性。有人会说需要多少临界质量的U-235可以启动一个核反应，确实是这样，但是没有一个确切的临界质量来应对这种没有其他限制条件的假设。
很多人只认铀-235或钚的一个临界质量的值，来断言制造一个核武器需要多少可裂变材料。但实际情况比这个复杂的多，只提临界质量会给人带来很多误导。
通常情况下，启动核反应所需要的可裂变材料的数量取决于需要考虑的使用环境，在不同的条件下，可裂变材料的临界质量是不相同的。
网上其实都可以查到相关资料，有些人查到了铀235的临界质量是50kg，然后就说你必须用50kg的铀-235-才能制造一个核弹，但很明显，这是错误的。50kg是裸球形铀-235的临界质量，换句话说，你必须把50kg的铀235装到一个没有包围的固体球壳子里面去，在相应的环境下，才能够启动自持的链式核反应。请注意，这里的结果是仅仅启动核反应，可能不会造成巨大声响的爆炸，除了核辐射对人有害之外，铀球可能只会有轻微的反应，把自己吹走一段距离。一旦球有所破裂，反应会立马停止。
上面这张图是Los Alamos实验室的Godiva Device，其核心是一个54kg，由93.7%高纯度铀构成的燃料球，该球被分成了三份。图中左边可以看出，球的三部分被分开，此时不会有任何核反应产生。当这些部分逐渐靠近的时候，会产生核反应，不会有巨大的爆炸，但是其输出的能量依然可以损坏设备，所以需要将三个球的碎片推得足够远，使其不发生反应。
那么50kg就是可以制造一个核弹的所需要的铀235的质量吗？并不是，这个临界质量完全可以通过某些措施变得小得多。
如果在铀周围放置反射层，可以得到10-15kg的临界质量，比预想中的少3-5倍。
如果铀-235是溶解在水里的，仅仅需要更小的质量就可以发生自持链式核反应。
对于钚来说，通常情况下裸球的临界质量是10kg左右，但是也可以通过一定的措施使其临界质量大大减小，只需要3-4kg的钚就可以得到一个威力相当可观的核弹。
从另一个角度出发，是不是说，如果不想发生核爆炸，是否有办法能在一个地方存储50kg或者更多的铀235材料？
并不是，你非要作死，把这50kg或者更多的铀235给放到一个实心球里面去，那也没办法。
但是你可以把这50kg或者更多的铀235放到一个圆柱形状 容器里，或者空心球，或者有吸收中子的材料包裹的容器里，那就可以在不发生核反应的情况下储存超过50kg的铀-235材料。
当然，你的铀235里也含有铀-238，会增大临界质量。
上面这颗不起眼的金属球，被称为“恶魔核心 ”。
最著名的典故就是这位用手掰开核弹的勇士了，Louis Slotin，路易斯.斯洛廷，加拿大物理学家和化学家，曾参与曼哈顿计划。
“恶魔核心”是一个6.2kg的钚制核心，这位大佬也真是心大，这个球之前已经造成他的一位年轻同事的死亡，但是他依然认为自己是熟练工，在完全没有遵循实验规定和没有任何防护的情况下，选择用左手经姆指孔抓紧铍制的上半球，另一方面右手用螺丝刀维持着上下半球间的空隙，同一时间助手移走平常会用的填隙片。
他之所这么自信，因为之前进行过多次这种操作。但这次真的是一失足就是一辈子啊，螺丝刀滑落，上半球落下，引起了临界反应。随后用手将球分开，手撕核弹。
九天之后就死了。
在这起临界事故里，问题关键并不是核心质量，而是斯洛廷的疏忽使当时的系统状态发生了改变，螺丝刀滑落，意外的使铍反射层材料落到钚上，使原来非临界的核心发生了短暂的核反应，当时没有产生爆炸，但是产生了致命的过量辐射。
钚239的裸球临界质量为10kg左右。投在长崎的原子弹含有6.2kg的钚，正常情况下，6.2kg的钚球是不会临界的。需要先通过高爆炸药使这6.2kg的钚密度在极短时间内提升2.5倍，当然，还有其他条件需要满足，例如钚的化学状态就可以影响临界质量。
閱讀更多 智慧汪鍵星球 的文章
