Nucleaire techniek is onderverdeeld in drie gebieden: nucleaire systeemtechniek, fusie- en plasmatechniek, en stralingstechniek, die elk bijdragen aan de ontwikkeling van technologieën voor energieproductie en diverse industriële toepassingen. Majors verwerven een breed scala aan kennis via een verscheidenheid aan onderwerpen, en na hun afstuderen spelen ze een belangrijke rol bij het oplossen van toekomstige energieproblemen door te werken in onderzoeksinstituten, graduate schools en aanverwante bedrijven.
Nucleaire Techniek is onderverdeeld in drie hoofdgebieden. Nucleaire systeemtechniek, fusie- en plasmatechniek en stralingstechniek. Mijn persoonlijke interesse ligt op het gebied van nucleair materiaal binnen de nucleaire systeemtechniek. Momenteel werk ik sinds afgelopen zomer als stagiair in het Nuclear Materials Laboratory van de Seoul National University. In de toekomst ben ik van plan om naar een graduate school te gaan die verband houdt met nucleaire materialen en onderzoek te doen naar materiaalkwesties die nodig zijn om toekomstige energieproblemen op te lossen. Nu zal ik de drie vakgebieden van de afdeling Nucleaire Techniek introduceren.
De eerste is de engineering van nucleaire systemen. In feite is het niet overdreven om te zeggen dat de afdeling kernenergie is opgericht om technische vaardigheden te ontwikkelen die verband houden met kerncentrales. Zo werkt een kerncentrale Wanneer uranium wordt gebombardeerd met neutronen, splitst de kern van het uranium, waardoor energie vrijkomt volgens Einsteins energie-equivalentieprincipe (). Deze energie wordt gebruikt om water te koken en een turbine aan te zetten om elektriciteit op te wekken. Het terrein van de nucleaire systemen is opnieuw onderverdeeld. Er is het gebied van het ontwerpen van kerncentrales; het gebied van het bestuderen van vloeistoffen die door leidingen stromen; het gebied van het analyseren en bestuderen van verwachte ongevallen voor de veiligheid van energiecentrales; het gebied van het bestuderen van de materialen die in kerncentrales worden gebruikt en hoe gebruikte splijtstof in energiecentrales moet worden afgevoerd; en het gebied van de kernreactorfysica, dat bestudeert hoe het aantal en de beweging van neutronen die worden geproduceerd door het verbranden van uranium, de grondstof voor kernenergie, met computers kan worden berekend en gesimuleerd.
Het volgende is fusie- en plasma-engineering. Het Departement Kerntechniek werd aanvankelijk opgericht als het Departement 'Nucleaire' Engineering om onderzoek te doen met betrekking tot kerncentrales. Toen nieuwe energiecentrales echter noodzakelijk werden vanwege problemen zoals de verwijdering van verbruikte splijtstof en het optreden van catastrofale ongelukken in kerncentrales, werd het nieuwe doel om op waterstof gestookte energiecentrales te bouwen die geen radioactiviteit uitstoten. Daarom werd de afdeling later omgedoopt tot de afdeling 'Nucleaire' Engineering. Momenteel is de Seoul National University de enige universiteit in Korea die onderzoek doet naar de opwekking van kernfusie-energie. Laat mij het principe van een kernfusiecentrale kort uitleggen. Wanneer je de temperatuur verhoogt om waterstofmoleculen met hoge energie te maken, worden ze plasma. De plasmatoestand is een toestand zoals de drie toestanden van materie: vast, vloeibaar en gas. Wanneer de temperatuur van een stof erg hoog is, worden de atomen gescheiden in protonen en elektronen en met elkaar vermengd. Dit wordt de plasmatoestand genoemd en daarom wordt het ook wel de vierde toestand van de materie genoemd. Wanneer twee waterstofkernen in de plasmatoestand botsen om helium te maken, is er een massaverschil tussen de twee waterstofkernen en de heliumkernen, en komt er energie vrij die overeenkomt met het massaverschil. Deze energie kan worden gebruikt om water te koken en een turbine aan te zetten om elektriciteit op te wekken, zoals bij kernenergie. We hebben nog geen fusiecentrale gebouwd, maar we zijn wel bezig er een te bouwen. Er is veel detail op dit gebied. Om een kernfusiecentrale te bouwen, is er een veld dat kernfusiereactoren, of tokamaks, bouwt en ermee experimenteert, waar kernfusie plaatsvindt, een veld dat het plasma in de tokamak simuleert, een veld dat de theorie probeert vast te stellen van het plasma dat wordt gebruikt om kernfusie-energie op te wekken, en een veld dat het plasma industrieel gebruikt.
Kernfusie en plasmatechnologie zijn een zeer spannend en uitdagend vakgebied, en veel onderzoekers geloven dat kernfusie een van de manieren is om onze energieproblemen fundamenteel op te lossen. Kernfusie kan onbeperkte energie opleveren en produceert, in tegenstelling tot de fossiele brandstoffen die momenteel worden gebruikt, zeer weinig radioactief afval. Er zijn echter nog steeds veel technische uitdagingen bij het commercialiseren van deze technologie. Er zijn bijvoorbeeld technologieën nodig om het plasma stabiel te houden en efficiënt om te zetten in energie. Onderzoekers van over de hele wereld werken samen om deze uitdagingen aan te pakken, waaronder de International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), een internationaal gezamenlijk onderzoeksproject. ITER is 's werelds grootste onderzoeksproject om kernfusie-energie te realiseren, en veel landen, waaronder Korea, zijn erbij betrokken.
Ten slotte is er het gebied van de stralingstechniek, dat de fysieke oorzaken bestudeert van de manier waarop atoomkernen straling uitzenden en hoe straling in het echte leven kan worden toegepast, zoals medische behandelingsapparatuur en voedselsterilisatie. Bestraling wordt op grote schaal gebruikt om kanker te behandelen, en bestralingstherapie is voor veel kankerpatiënten een effectieve behandelmethode geworden. Straling speelt ook een belangrijke rol in verschillende industrieën, zoals het conserveren en steriliseren van voedsel en het niet-destructief testen van materialen. Onderzoek op het gebied van stralingstechniek draagt bij aan de ontwikkeling van technologieën voor het veilige gebruik van straling en aan de vooruitgang op het gebied van stralingsbeschermingstechnologie. Het veilige gebruik van straling is van cruciaal belang voor de menselijke gezondheid en de bescherming van het milieu, en stralingsingenieurs doen voortdurend onderzoek om dit te bereiken.
Kernenergie omvat een verscheidenheid aan studies om de bovengenoemde gebieden te bestuderen, dus het is noodzakelijk om algemene kennis te hebben van de onderwerpen die worden bestudeerd in elektrotechniek, materiaalkunde, werktuigbouwkunde, enz. Kernenergie wordt ook wel een multidisciplinaire wetenschap genoemd omdat kernenergie energiecentrales kunnen alleen worden gebouwd door gebruik te maken van de nieuwste theorieën en technologieën uit alle technische vakgebieden. In het eerste jaar studeer je natuurkunde, scheikunde, statistiek, wiskunde, computerprogrammering, etc., net als andere ingenieursstudenten. In je tweede jaar volg je vakken die je voorbereiden op je hoofdvak. Elektromagnetisme, inleiding tot kerntechniek, moderne natuurkunde en industriële wiskunde. Tegen die tijd kun je een overzicht krijgen van alle gebieden van de nucleaire techniek en beslissen welk vakgebied je in de toekomst wilt studeren. In je derde jaar leer je hoe je het gedrag van neutronen en het gedrag van plasma's wiskundig kunt uitdrukken, uniek voor de kernenergie. Je kiest er ook voor om onderwerpen als vloeistofmechanica, thermodynamica en fysische chemie te studeren. Aan het einde van het derde jaar heb je min of meer besloten over je carrièrepad, en in het vierde jaar kies je je eigen vakken op het vakgebied van je keuze. In mijn geval volg ik gespecialiseerde cursussen in materiaalkunde en -techniek en werktuigbouwkunde om onderzoek te doen op het gebied van nucleair materiaal.
Nadat je bent afgestudeerd aan Nucleaire Techniek, kun je, zoals de meeste ingenieursstudenten, een baan krijgen of naar de graduate school gaan, en na je afstuderen kun je bij een onderzoeksinstituut werken of professor worden. Bedrijven die betrokken zijn bij kernenergie zijn onder meer Korea Hydro & Nuclear Power, Doosan Heavy Industries & Construction, Samsung Heavy Industries & Construction en Hyundai Engineering. Onderzoeksinstituten zijn onder meer het Korea Atomic Energy Research Institute, het National Nuclear Fusion Research Institute en KEPCO Nuclear Fuel. Scholen met nucleair-gerelateerde technische afdelingen zijn onder meer Seoul National University, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Hanyang University, Kyung Hee University, Chosun University en Jeju University. Tegenwoordig worden er, als gevolg van het tekort aan nucleair personeel, nucleair-gerelateerde majors opgericht op andere scholen, zoals POSTECH en Dongguk University.
Kernenergie is een vakgebied dat veel uitdagingen en kansen biedt. Het kan bijdragen aan het oplossen van toekomstige energieproblemen en aan de ontwikkeling van veiligere en efficiëntere methoden voor energieproductie. Daarnaast spelen verschillende toegepaste technologieën die gebruik maken van straling een belangrijke rol op verschillende gebieden, zoals de geneeskunde, de industrie en het milieu. Door kernenergie te studeren kunnen we bijdragen aan de ontwikkeling van technologieën voor een betere toekomst, die op hun beurt de levenskwaliteit van de mensheid kunnen verbeteren.
