原子爆弾
核分裂反応を起こす物質(核種)はいくつか存在するが、原子爆弾にはウラン235またはプルトニウム239が用いられる。
プルトニウム239は自然界にはほとんど存在しない重金属であるが、原子炉(燃料転換率の高い原子炉が望ましい)内でウラン238が中性子を吸収することで副産物として作られるため、ウラン235のような大量の電力を消費する濃縮過程を必要とせず、むしろ原子炉で電力が得られるという利点もある。また臨界量が5kgとウラン235に比べてかなり少量で済む利点がある。
プルトニウムは放射能の値が大きいため取り扱いが難しく、生産に黒鉛炉または重水炉、再処理工場の建設費がかかるが、副産物として電力が得られ、1発あたり生産コストがトータルではウラン原爆より安価に済み、量産に向くため、現在は五大国の核兵器生産はプルトニウムが主体である。
しかし通常の工程で生成されるプルトニウムには、高い確率で自発核分裂を起こすプルトニウム240が兵器として使用できる許容量を超えるレベルで含まれている。このため、ガンバレル方式ではプルトニウム全体が超臨界に達する前に一部で自発核分裂が起きて爆弾が四散(これを過早爆発という)してしまうなど、効率の良い爆発を起こすことが難しい。