Nükleer mühendislik, nükleer mühendislerin, enerji üretimi, endüstri ve nükleer tıpta süreçlerini tasarlamak ve kullanımlarını geliştirmek için radyasyon ve radyoaktif malzemelerle çalıştıkları bir alandır. Nükleer mühendisliği endüstrisinde çalışanlar, nükleer atık yönetimi, nükleer santral kazaları için müdahale protokolleri ve radyasyonun kanseri nasıl etkili bir şekilde tedavi edebileceği gibi gerçek dünyadaki sorunları çözüyorlar. Nükleer mühendislik endüstrisinde çalışan insanlar kapsamlı bir eğitim almış ve ileri matematik, kimya ve fizik konularında yüksek bir yeterliliğe sahiptir. Nükleer enerji üretimi, nükleer enerji kullanmanın tıbbi kullanımı ve nükleer yan ürünlerin çevresel etkileri gibi nükleer mühendislik alanlarında birçok farklı uzmanlık alanı bulunmaktadır.
Mühendisler, 19. yüzyılın sonlarından bu yana, nükleer enerji tarafından üretilen, türbinleri açmak ve elektrik üretmek için buhar kullanımı da dahil olmak üzere atomlarda depolanan gücün her türlü kullanımını hayal ettiler. 1957'de ilk tam ölçekli nükleer enerji santrali devreye girdi. 1984 yılında, nükleer enerjinin ürettiği elektrik miktarı hidro-elektrik enerjisinin ürettiğini aştı ve 2011'de yalnızca ABD'de 610 milyar kilovat saat elektrik üreten 109 nükleer santral var.
Tıp dünyasında, manyetik rezonans görüntüleme (MRG), kanser tedavisi ve nükleer bir gama bıçağı kullanılarak yapılan ameliyatlardan oluşan uygulamalarda nükleer güç kullanılmaktadır. Radyasyon tedavisinin erken tipleri, çevreleyen dokulara gereksiz yere zarar verirken, doktorlar artık diğer hayati dokulara ve organlara zarar vermeden tümörleri öldürmek için gerekli olan radyasyon miktarını doğru bir şekilde yerleştirebilir. Gama bıçağında kullanılan odaklanmış radyasyon ışınları, cerrahların invazif olmayan bir tıbbi prosedür uygulayarak vücuttaki derin tümörleri tedavi etmelerini sağlar. Diğer nükleer tıbbi cihazlar arasında stereotaktik cihazlar, lazer ışınları ve cerrahi olmayan hastaları hedefleyen ve tedavi eden doğrusal hızlandırıcılar bulunur. ABD'de yapılan tüm tıbbi prosedürlerin üçte biri nükleer mühendislik tarafından geliştirilen bir tür teknik kullanıyor.
Çevreyi korumak nükleer mühendisliğin de önemli bir bölümünü oluşturuyor. Nükleer Maddelerin Kullanımı ve İmha Edilmesi Konusunda Nükleer Düzenleme Komisyonu (NRC) ve Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (IAEA) gibi birçok ulusal ve uluslararası kuruluş bulunmaktadır. Nükleer Enerji Enstitüsü gibi kuruluşlar, nükleer enerji üretimi tarafından üretilen tehlikeli nükleer atıkların güvenli kullanımı için yöntem ve prosedürler geliştirmek üzere diğer kuruluşlarla birlikte çalışarak çevreyi korumaktadır. Diğer nükleer mühendisler daha güvenli nükleer enerji santrali ekipmanı tasarlamak, kazayla kontaminasyonu önlemek ve ele almak için yeni güvenlik protokolleri geliştirmek ve nükleer atıkları elden çıkarmak için yeni yöntemler bulmak için çalışıyorlar.
