분열 연쇄반응을 유지할 수 있는 한계인 최소질량. 핵분열성 연료를 포함하는 계(系)의 분열과정에서 만들어지는 중성자의 수가 계로부터의 일탈이나 분열을 일으키지 않는 흡수에 의해 잃는 수와 평형(平衡)을 이루었을 때의 분열물질의 양. 임계량이라고도 한다.

현실의 원자핵연료계(原子核燃料系)는 분열성 물질과 감속재(減速材) · 반사재(反射材) 등으로 구성 되어있으므로 계의 임계절량은 일정하지 않다.

그것은 분열물질의 동위원소 조성(組成)뿐 아니라 감속물질의 비율, 중성자를 비분열적(非分裂的)으로 흡수하는 여러 가지 물질의 존재, 배치의 기하학적 조건에 의해 중성자가 분열을 일으키지 않고 계의 외부로 새어나가는 비율 등에 따라 다르다.

만일 계가 임계절량보다 작을 때는 계 속의 중성자는 분열과정에 의해 보충되는 이상의 비율로 상실되어 연쇄적 분열반응을 지속시킬 수 없다.

그런 경우 분열성 핵반응을 지속시키기 위해서는 이 계의 크기는 어떤 임계값보다 커야 한다.

그런 의미에서 순수한 분열성 물질의 양으로서가 아니라 임계상태에 달했을 때의 그 계의 크기로서 임계량이라는 말을 쓰는 수가 많다.

역사적으로는 핵분열반응 발견 후인 1939년에 프랑스의 F. 페랭 등에 의해 연쇄 핵분열 반응계의 임계량을 계산하려는 시도가 처음으로 이루어졌는데 당시에는 핵분열반응에 관한 기본적인 데이터가 불충분했기 때문에 가치있는 결과는 얻지 못했다.

40년경에는 임계량의 계산이 원리적으로는 가능해졌으나, 구체적이고도 확정적인 결론을 얻기에는 충분하지 못했다.

맨해튼 계획의 진행과 함께 연쇄반응계에 대한 포괄적인 연구가 이루어져 42년 12윌 2일에 시카고 대학의 E. 페르미에 의해 만들어진 우라늄-흑연 격자계(格子系)가 처음으로 임계에 도달하여 최초의 지속성 핵연쇄반응이 실현되었다.