狭義には原子炉における中性子の振る舞いおよびその及ぼす効果を予測する物理工学の一分野であるが、それだけでなく、中性子による核反応によって増減する物質の量の変化も対象とする。伝熱流動とともに炉心の設計に欠かせない分野である。具体的には、臨界質量、出力の空間分布、反応度係数、燃焼特性などの核設計の基礎となる学問分野である。