Kai kurių sunkiųjų elementų—urano, torio, plutonio—„izotopų branduoliai, veikiami patekusių į juos neutronų, gali skilti į dvi dalis. Kartu išsiskiria energija, kurią nusineša atsiradusios skeveldros, ir išsiskiria nauji neutronai.
Grandinine vadinama tokia reakcija, kuri, atsiradusi dėl kokių nors išorinių priežasčių, toliau vystosi savaimingai, palaikydama pati save. Pavyzdžiui, bet kuris sprogimas yra grandininė cheminė degimo reakcija. Kadangi ji įvyksta per labai trumpą laiką, energija. išsiskirianti per laiko vienetą, yra didžiulė. Tai ir yra sprogimas.
Dažniausiai branduolinė grandininė reakcija naudojama, skaldant urano branduolius.” Šiam tikslui tinkamiausias yra izotopas uranas—235. Kaip jau sakėme, skylant branduoliams, atsiranda du trys nauji neutronai.
Kaip tik šie neutronai ir sukelia grandininę reakciją. Mat, kiekvienas iš jų gali skaldyti kitus branduolius, kurie savo ruožtu drauge su tam tikru energijos kiekiu atpalaiduoja tolesnius neutronus reakcijai palaikyti.
Tarkime, kad turime urano – 235 gabalą. Sakysime, mes pradėjome jį stebėti nuo to momento, kai tokiame gabale „ramu“, t. y. dar neskyla nė vienas branduolys. Iš šalies, pavyzdžiui, iš kosminio spinduliavimo, į urano debesies vidų patenka vienas neutronas; savo kelyje jis susiduria su urano branduoliu. Šis branduolys, susidūręs su neutronų, skyla. Kas vyksta toliau?
Įvykus skilimui, atsiranda du trys antriniai neutronai. Šios dalelės, atlikdamos sviedinių vaidmenį, suskaldys du naujus branduolius, ir tokiu būdu jų skaičius padvigubės.
Drauge su neutronų skaičiumi didėja ir energijos kiekis. Juk nauji neutronai atsiranda skylant dar vienam branduoliui. vadinasi, ir padidėjus energijai.
Kad grandininė reakcija galėtų atsirasti ir save palaikyti, reikia sudaryti tam tikras sąlygas. Urano gabalas turi būti pakankamai didelis, kad atsiradę neutronai skaldytų jo branduolius, o nelėktų laukan. Jame neturi būti jokių priemonių. sugeriančių neutronus, kitaip reakcija greitai pasibaigs.
Tik esant tam tikro tūrio gryno urano masei, gali įvykti grandininė reakcija. Ši masė ir tūris vadinami kritiškais.
