铁素体钢因具备优异的抗辐照肿胀、抗腐蚀性能、良好的耐高温强度等材料性能,而被认为是核反应堆中第一壁材料的最佳候选材料之一。在核反应中,中子嬗变产生的高能He原子强烈轰击第一壁材料,由于He基本上不溶于第一壁基体材料α-Fe,容易在α-Fe中聚集形成He或He-V团簇,从而使α-Fe出现肿胀和高温脆化蠕变等而变得粗糙,严重影响α-Fe的力学性能及服役年限等,威胁着聚变反应堆安全。实验上难以在核聚变环境中观察He原子轰击进入α-Fe间隙原子行为。因此,从原子尺度出发对Fe-He间隙体系进行模拟计算,从理论上获得Fe-He体系相关材料性能具有非常重要的意义。进行大规模Fe-He体系原子级模拟的关键是有效的原子间相互作用势,现有的Fe-He原子间相互作用势没有从间隙结构出发的经验势,难以体现He原子的间隙行为。因此,本文采用晶格反演方法从间隙虚拟结构出发获得Fe-He原子间相互作用势,进行Fe-He司隙结构的原子级模拟。根据核聚变中He轰击进入α-Fe的情况时,He原子容易占据α-Fe间隙位置的特点,论文分别构造出两组不同Fe: He比例的八面体间隙结构和四面体间隙虚拟结构,利用平面波赝势方法计算了不同虚拟结构赝势总能随晶格常数的变化,并采用Chen-Mobius晶格反演的方法获得Fe-He原子间相互作用交叉势φFe-He’反演的结果说明不同虚拟间隙结构获得的φFe-He差异不大,表明φFe-He势对He原子浓度的依赖较小,具有很好的可移植性。对于Fe-He体系同种原子间相互作用势的考虑,则应用普适性较强的嵌入原子模型F-S形式的Fe-Fe势,并进行了静力学和晶格动力学的相关检验。其次从Fe-He虚拟结构结合能曲线出发,进行He原子亚点阵晶格反演获取He-He之间的原子对势并进行了势的反演自洽性检验。从而组合形成一套具有晶格反演特点的Fe-He体系原子间相互作用势。利用获得的晶格反演Fe-He体系原子间相互作用势,首先进行了四面体间隙、八面体间隙及替位式的He在α-Fe中间隙结构相稳定性的计算,与ORNL、JN、 GSS、Chen、PNNL的φFe-He势计算及第一性计算结果比较,说明间隙虚拟结构反演获得的φFe-He势不仅合理地反映了Fe-He间隙结构的相稳定性,而且计算预测了核聚变反应高压环境下有关力学性质的变化情况,为今后在高压核聚变反应堆壁材料的选择提供了可参考的数据；同时为了考虑He在α-Fe间隙结构中的扩散迁移状况,计算了He原子从α-Fe中的四面体间隙位置迁移到最近邻四面体间隙位置的最短迁移路径能量势垒,对不同温度下不同尺寸及原子组态He团簇扩散的均方位移也进行了分子动力学模拟。结果分析说明Fe空位对He团簇的扩散具有一定钉扎作用,环境温度、He团簇的原子组态类型结构对He原子在α-Fe中的扩散能力也会产生影响。这些分子力学及动力学原子级模拟不仅证实了晶格反演原子间相互作用势的有效性,也为今后今后探索BCC金属和He原子之间的相互作用奠定了良好的基础。