Ứng dụng hạt nhân trong công nghiệp có các hướng nghiên cứu chính như kiểm tra không phá hủy (NDT), hệ thống điều khiển hạt nhân (NCS), đánh dấu đồng vị phóng xạ (RT) và chiếu xạ công nghiệp.
- Kiểm tra không phá hủy (Non-Detructive Testing): nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ kiễm định đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu sản xuất công nghiệp, đặc biệt là các ngành cơ khí, xây dựng như khảo sát mật độ vật chất, tình trạng bên trong thiết bị, vật thể, xác định vị trí khuyết tật bên trong vật thể, kiểm tra chất lượng mối hàn, bề mặt vật đúc, khảo sát đường ống: rò rỉ, tắc nghẽn, tạo bọt khí, đóng cặn, tắc nghẽn bên trong đường ống, khảo sát phân bố các pha trong thiết bị (đặc biệt là thiết bị nhiệt).
- Hệ thống điều khiển hạt nhân (Nuclear Control System): sử dụng trong các ngành như dầu khí, hóa chất, giao thông, xây dựng, năng lượng, xử lý chất thải, đo mức (nhà máy bia, nhà máy nước, nhà máy lọc dầu…), đo bề dày (nhà máy giấy, nhà máy sản xuất tấm lợp, cửa kính…), đo mật độ vật chất, phân tích mẫu quặng, đất đá…
- Đánh dấu đồng vị phóng xạ (Radioactive Tracer): được dùng để theo dõi sự lưu chuyển của chất đánh dấu (đồng vị phóng xạ) trong dòng chảy, trong các quá trình công nghệ, hoặc trong môi trường, giúp phát hiện tính liên tục của dòng chảy, đặc điểm của quá trình công nghệ, đặc điểm của môi trường và các đặc điểm khác như khai thác dầu khí, trong nghiên cứu thủy văn, môi trường, kiểm tra chất lượng đập thủy điện
- Chiếu xạ công nghiệp (Irradiation): khử trùng các sản phẩm y tế chăm sóc sức khỏe, các loại thuốc, chiếu xạ bảo quản thực phẩm và các sản phẩm nông nghiệp (với các mục đích khác nhau diệt côn trùng, làm chậm chín, ức chế nảy mầm, kiểm soát sâu bọ và khử trùng), và làm biến tính vật liệu (polyme hóa, nối mạch polyme, tạo màu cho đá quý…).
Ứng dụng vật lý trong lĩnh vực Y khoa bao gồm trong chẩn đoán, điều trị và theo dõi bệnh.
- Ứng dụng vật lý trong lĩnh vực Y học hạt nhân: kỹ thuật Y học hạt nhân, thiết bị Y học hạt nhân (gamma camera, SPECT, SPECT-CT, PET, PET-CT), sản xuất đồng vị phóng xạ dùng trong y khoa, tổng hợp và pha chế thuốc phóng xạ, ứng dụng chẩn đoán và điều trị bằng thuốc phóng xạ.
- Ứng dụng vật lý trong lĩnh vực ung bướu xạ trị: kỹ thuật xạ trị trong điều trị ung thư (tính liều xạ trị, lập kế hoạch xạ trị), thiết bị xạ trị (Linac, Gamma Knife), ứng dụng lâm sàng.
- Ứng dụng vật lý trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh: kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh tia X (X-Quang qui ước, CT scan), cộng hưởng từ MRI, siêu âm và các phương pháp tái tạo hình ảnh y khoa
