読み方：かくぼうそう
原子炉内の出力が異常に上昇し、臨界制御が不能な状態に陥ること。
核分裂が持続的に行われる「臨界」状態は、使用される中性子の性質によって「即発臨界」と「遅発臨界」に分類される。遅発臨界は核分裂反応後やや遅れて放出される中性子（遅発中性子）を必要とするため、遅発中性子を吸収することで臨界・超臨界を制御することができる。しかし、核分裂反応の直後に放出される「即発中性子」のみで臨界に達する「即発臨界」の場合、極めて高速に超臨界が引き起こされ、外部から核分裂反応を制御することができない。
核暴走は膨大なエネルギーを瞬時に生成し、核爆発に至る可能性もある。原発事故における再臨界は核暴走の一種であり非常に危険視されている。
