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L'ingegneria nucleare è una disciplina pioneristica nel dominio di applicazione dei fenomeni fisici fondamentali, per le necessità di una società avanzata. In particolare si interessa dello studio e dell'impiego di processi nucleari e radioattivi, ad esempio nella realizzazione, controllo e utilizzo dell'energia nucleare, oltre che in medicina nucleare e nella difesa nazionale. Risulta dunque una materia dalle svariate sfaccettature per cui si relaziona con altrettanti campi della fisica applicata quali il trasferimento del calore, la criogenia, l'idraulica, la scienza dei materiali e le reazioni chimiche applicate. Inoltre come nel caso di altri settori industriali (aerospaziale, chimico, meccanico ed elettronico) si imbatte spesso nell'analisi e nella modellizzazione di sistemi complessi talvolta troppo costosi da essere testati in laboratorio.Oltre a tutto ciò un ingegnere nucleare ha tra gli interessi primari lo studio degli imprevisti con cui si può avere a che fare nella realizzazione e nell'utilizzo dell'energia nucleare, che talvolta risultano catastrofici. Sono dunque significativi per questo settore scienze come: l'analisi del rischio, la radioprotezione e lo smaltimento di rifiuti radioattivi.Il tentativo di delinare nettamente un confine fra fisica nucleare e ingegneria nucleare nei loro primi anni non è banale. È opinione comune che questa disciplina nasca con la prima fissione nucleare da parte di Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann nel 1939. Tuttavia l'interesse di fisici e chimici inizò molti anni prima, agendo da preludio per tutto quello che oggi ricade nell'ambito dell'ingegneria nucleare.

Una lega è una combinazione in soluzione o in miscela di due o più elementi di cui almeno uno è un metallo, e il cui materiale risultante ha proprietà metalliche differenti da quelle dei relativi componenti. Una lega con due componenti è denominata "binaria"; una con tre è una lega ternaria e una con quattro è una lega quaternaria. Le leghe sono ideate solitamente per avere proprietà più desiderabili di quelle dei loro componenti. Per esempio l'acciaio (lega ferro-carbonio) ha una resistenza meccanica maggiore del ferro, il suo componente principale, e l'ottone (lega rame-zinco) è più duro del rame e più lucente dello zinco. Diversamente dai metalli puri, molte leghe non hanno un singolo punto di fusione ma attraversano un intervallo di fusione in cui il materiale è una miscela di fase solida e liquida. La temperatura in cui comincia la fusione è denominata solidus e quella in cui la fusione è completa è denominata liquidus. Leghe speciali possono tuttavia essere progettate con un singolo punto di fusione: queste sono definite eutettiche. A volte una lega è designata con il nome del metallo più importante: l'oro a 14 carati è una lega di oro con altri elementi; lo stesso accade per l'argento usato in gioielleria e per l'alluminio usato nelle strutture. In una lega si possono avere casi diversi in base alle azioni mutue fra gli atomi: soluzione solida disordinata se atomi diversi si attraggono con la stessa forza di quanto si attraggono atomi uguali. Ne consegue una distribuzione atomica casuale in un reticolo cristallino omogeneo; soluzione solida ordinata se atomi diversi si attraggono con forze maggiori rispetto le forze di attrazione tra atomi uguali; composto intermetallico se atomi diversi hanno elettronegatività marcatamente differente e la struttura acquista quindi alcune caratteristiche proprie di un composto chimico; nel caso limite in cui un componente sia così elettronegativo da realizzare un composto ionico (per esempio non metalli come S8, O2, Cl2), si ha un composto chimico e non una lega; lega eutettica se atomi uguali si attraggono maggiormente che atomi diversi e quindi nascono alternanze di cristalli dell'una e dell'altra specie. Chiamate A e B le due specie atomiche della lega eutettica, la solubilità dell'atomo B nel reticolo cristallino di A (e viceversa) é estremamente bassa: la lega eutettica è costituita da due fasi.