原子力工学

原子力工学は、核反応によって放出されるエネルギーを利用するシステムの設計と応用に関する工学分野です。^{[ 1 ] [ 2 ]} 原子力工学の最も顕著な応用は発電です。世界中で、31か国にある約439基の原子炉が核分裂によって世界のエネルギーの10%を発電しています。^{[ 3 ]}将来的には、核融合がエネルギー生成の新たな核手段となることが期待されています。^{[ 4 ]}どちらの反応も、原子核子が分離（核分裂）または結合（核融合）する際に放出される核結合エネルギーを利用します。利用可能なエネルギーは結合エネルギー曲線で示され、生成される量は化学反応によって生成される量よりもはるかに大きくなります。1グラムのウランの核分裂は、3トンの石炭または600ガロンの燃料油を燃焼させるのと同等のエネルギーを生み出し、大気中に二酸化炭素を放出することはありません。^{[ 5 ] [ 6 ]}

原子力工学は、核分裂の発見とともに1938年に誕生しました。^{[ 7 ]} 最初の人工原子炉CP-1は、ナチス・ドイツも核分裂に基づく爆弾を作ろうとしているのではないかと懸念していた物理学者チームによって設計されました。（地球上で知られている最古の核反応は、17億年前にアフリカのガボン、オクロで自然に発生しました。）2番目の人工原子炉であるX-10黒鉛炉も、ハンフォード工兵工場のプルトニウム生産原子炉と同様に、マンハッタン計画の一部でした。

発電を行った最初の原子炉は、 1951年12月20日にアイダホ州アルコ近郊で発電を開始した実験増殖炉I （EBR-I）でした。 ^{[ 8 ]} EBR-Iは独立した施設で、送電網には接続されていませんでしたが、後にアイダホ州に建設されたBORAXシリーズの研究用原子炉は、1955年にアルコの町に短期間電力を供給しました。

電力網への接続を前提として建設された最初の商業用原子力発電所は、 1954年に運転を開始したオブニンスク原子力発電所である。2番目は、 1957年に発電を開始したシッピングポート原子力発電所である。

ウランの発見から現在までの時系列については、「原子力エネルギーの歴史概説」または「原子力発電の歴史」を参照してください。また、 「原子力工学の歴史」の「パート1：放射能」、「パート2：原爆の製造」、「パート3：平和のための原子力」も参照してください。

原子力発電用原子炉の包括的なリストについては「商用原子力発電用原子炉一覧」を、原子力発電に関する世界および国別の統計については「IAEA原子力発電用原子炉情報システム（PRIS）」を参照してください。

原子力技術者は、次のような分野で働いています。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

• 原子炉設計は、1950年代と1960年代の第1世代の概念実証原子炉^{[ 12 ]}から第2世代、第3世代、第4世代の概念へと進化してきた。
• 熱水力学と熱伝達。典型的な原子力発電所では、熱によって蒸気が発生し、その蒸気で蒸気タービンと発電機を駆動して電気を生成します。
• 原子力発電用途に関連する材料科学
• 核燃料サイクルとは、核分裂性物質を入手し、燃料に加工し、使用済みになったら取り出し、安全に保管または再処理するプロセスである。
• 原子力推進は主に軍艦艇に用いられているが、航空機やミサイルへの応用構想も存在する。原子力は1960年代から宇宙空間でも利用されている。
• プラズマ物理学は、核融合発電の開発に不可欠な分野である。
• 兵器の開発と管理
• 放射性核種の生成は、産業、医療、その他多くの分野で応用されている。
• 原子力廃棄物管理
• 健康物理学
• 核医学および医用物理学
• 健康と安全
• 計測制御工学
• プロセスエンジニアリング
• プロジェクト管理
• 品質工学
• 原子炉の運転^{[ 13 ]}
• 核セキュリティ（秘密の核物質の探知）^{[ 14 ]}
• ^{原子力工学は犯罪捜査[ 15 ]}や農業^{[ 16 ]}にも役割を果たしている。

化学、電気、機械、その他の分野のエンジニアの多くが原子力産業で働いており、科学者やサポートスタッフも同様です。米国では、約10万人が原子力産業に直接従事しています。二次産業の雇用を含めると、米国の原子力産業によって支えられている人数は47万5千人です。^{[ 17 ]}

米国では、原子力技術者は次のように雇用されています。^{[ 18 ]}

• 発電量25％
• 連邦政府 18%
• 科学研究開発 15%
• エンジニアリングサービス 5%
• 製造業10％
• その他の地域 27%

世界中の原子力技術者の雇用見通しは入手できませんが、IAEAは原子力発電容量が2050年までに40%（514 GW(e)増）増加し、現在の容量の2.5倍（950 GW(e)増）になると推定しています。^{[ 19 ]}既存の原子力発電容量を持つ国と、原子力エネルギーを積極的に探査している国を以下に挙げます。

原子力工学の研究および訓練を提供する組織には、以下のようなものがあります。

• アメリカ原子力学会
• アジア原子力技術教育ネットワーク（ANENT）https://www.iaea.org/services/networks/anent
• カナダ原子力協会
• 中国原子力学会
• 国際原子力機関
• 国際エネルギー機関（IEA）
• 日本原子力産業フォーラム（JAIF）
• 韓国原子力庁（KNEA）
• ラテンアメリカ原子力技術教育ネットワーク（LANENT）https://www.iaea.org/services/networks/lanent
• オーストラリア鉱物評議会
• 核兵器ヨーロッパ
• 原子力研究所
• 原子力エネルギー協会（NEI）
• 南アフリカ原子力産業協会（NIASA）
• 原子力技術教育コンソーシアムhttps://www.ntec.ac.uk/
• OECD原子力機関（NEA）
• 原子力技術に関する教育訓練のための地域ネットワーク（STAR-NET）https://www.iaea.org/services/networks/star-net
• 世界原子力協会
• 世界原子力輸送協会

• アッシュ、ミルトン、「原子炉動力学」、マグロウヒル、（1965年）
• クレイブンズ、グウィネス。『世界を救う力』（2007年）
• ゴーイング、マーガレット。『イギリスと原子力、1939年～1945年』（1964年）。
• ゴーイング、マーガレット、およびローナ・アーノルド。『独立と抑止：英国と原子力、第1巻：政策決定、1945～52年；第2巻：政策実行、1945～52年』（ロンドン、1974年）
• ジョンストン、ショーン・F.「カナダの専門職の創出：原子力技術者、1940～68年」『カナダ歴史ジャーナル』 2009年冬号、第44巻第3号、435～466ページ
• ジョンストン、ショーン・F.「学問分野の確立：米国と英国における原子力工学の学術的軌跡」ミネルヴァ、  47（2009）、 51～73ページ

• 商業用原子力発電による電力供給
• ハジェッテペ大学原子力工学科
• 原子力工学国際誌
• 原子力安全情報リソース
• 原子力科学および工学技術誌
• 原子力施設の科学技術に関するオープンアクセスジャーナル