核連鎖反應（nuclear chain reaction）

核分裂之所以能大規模有用，正因為它會自我餵養。重核每一次分裂不僅釋放能量，還拋出兩到三個自由中子，而這些中子可撞擊其他可分裂核並使之相繼裂開，每一次又釋放更多中子。像這樣自我傳播的級聯，就是核連鎖反應——每一座反應爐與分裂武器核心的那個倍增過程。

級聯是增長、維持還是熄滅，由倍增因子 k 掌握：它是一次分裂放出的中子平均引發的新分裂數。若 k = 1，反應為臨界、以固定功率自我維持（運轉中的反應爐）；若 k > 1，為超臨界、速率呈指數增長（武器，或功率上升中的反應爐）；若 k < 1，為次臨界、逐漸消退。要達到 k >= 1，需要足夠的可分裂材料，並安排到中子外洩或被無謂吸收的比例夠低：於是有了臨界質量；在反應爐中還需要慢化劑把中子減速到有利分裂的熱能，以及足夠濃縮的燃料。

反應爐之所以根本可控，靠的是核物理一份微妙的餽贈：一小部分（不到百分之一）的分裂中子是延遲中子，由某些分裂碎片的 β 衰變在數秒後放出，而非瞬發。反應爐的運轉方式是：單靠瞬發中子時維持次臨界，唯有把延遲中子也算進去才達到臨界，這把反應的響應時間從微秒拉長到秒，使機械控制棒得以跟上。沒有延遲中子，受控的分裂發電實質上不可能。