วิถีของปฏิกิริยาลูกโซ่ถูกกำหนดโดยความน่าจะเป็นที่นิวตรอนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาฟิชชันจะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันตามมา หากจำนวนนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์ลดลงในช่วงเวลาที่กำหนด อัตราการเกิดฟิชชันจะลดลงและลดลงจนเหลือศูนย์ในที่สุด ในกรณีนี้ เครื่องปฏิกรณ์จะอยู่ในสถานะที่เรียกว่าสภาวะกึ่งวิกฤต นิวเคลียร์ หากในช่วงเวลาหนึ่ง ประชากรนิวตรอนยังคงอยู่ในอัตราคงที่ อัตราการเกิดฟิชชันจะคงที่ และเครื่องปฏิกรณ์จะอยู่ในสถานะที่เรียกว่าวิกฤต สุดท้าย หากประชากรนิวตรอนเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป อัตราฟิชชันและพลังงานจะเพิ่มขึ้น และเครื่องปฏิกรณ์จะอยู่ในสถานะวิกฤติยิ่งยวด