临界反应指核裂变产生的中子数量刚好满足反应堆持续裂变的动态活动，其核心在于链式裂变反应的中子产生率与消失率保持严格平衡，通常用有效增殖系数K=1作为临界状态的判据 。该状态需通过控制临界尺寸及临界质量实现 。“临界质量”概念由西拉德于1934年提出 。
临界反应概念与理论形成于20世纪30年代。1940年，弗里希与佩尔斯计算出纯铀-235的临界质量约为0.45-0.9千克 。1942年，由恩里科·费米领导的研究团队建成了人类历史上第一个核反应堆并成功实现首次自持链式反应 。在核能发展早期曾发生多起临界事故，例如1945年美国物理学家哈里·达格利安在欧米伽实验基地因操作失误引发超临界事件 。我国科学家黄祖洽在1955年对我国第一座重水反应堆的临界尺寸进行了独立计算 ，该反应堆于1958年6月13日首次达到临界 。1999年日本东海村JCO公司临界事故因工人违反操作规程，向沉淀槽中倒入了富集度18.8%、总铀量约16公斤的铀溶液，远超其临界质量而引发 。进入21世纪，临界技术持续发展，我国首座铅铋合金零功率反应堆——“启明星Ⅲ号”于2019年10月成功实现首次临界 。2月14日，三澳核电1号机组反应堆首次达到临界状态 。
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