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反应堆压力容器钢(RPV)服役过程中经受中子辐照,产生大量的基体缺陷。辐照过程中不仅这些缺陷会演化,还会改变RPV钢中溶质原子的扩散动力学、热力学条件,进而形成元素偏聚、团簇析出。微观组织结构的改变带来宏观力学性能的变化,如硬化、脆化、韧-脆转变温度降低,韧性下降,从而容易发生极其危险而又毫无征兆的脆性断裂。本文通过相场模型、速率理论和约束条件弦方法相互结合、改进的方式,计算了不同体系的RPV模拟钢中形核析出的热力学条件,以及离子辐照、中子辐照条件下点缺陷的产生、演化及溶质原子团簇析出过程。通过相场模型结合约束条件下的弦方法,计算了在Fe-Cu、Fe-Cu-Mn和FeCu-Ni体系RPV模拟钢中各个溶质元素发生非经典形核行为的能垒、最小能量路径、临界核以及稳定团簇的信息与性质。结果表明,低温、高铜平均浓度有利于非经典形核的发生。计算得到Cu-Mn和Cu-Ni复合团簇的“核壳”结构,并从热力学能量角度证明其稳定性。按照最小形核能量路径阐明了复合团簇核壳结构的形成过程,证明了加入Ni、Mn元素能够有效地降低形核能垒,促进RPV钢中Cu原子团簇的形成。通过反应速率理论模型模拟了Fe-Mn-Ni和Fe-Cr-Ni体系RPV模拟钢经离子辐照缺陷产生、演化以及各个溶质元素浓度的变化。结果表明,注入离子通过的路径上形成大量缺陷,影响体系中溶质原子的扩散动力学条件,从而诱发溶质元素偏聚,进而解释了实验中观测到的离子辐照硬化现象。建立了相场理论和反应速率理论的结合模型,并将其用于中子辐照下的RPV模拟钢体系。计算了RPV模拟钢经中子辐照缺陷产生、演化以及溶质元素偏聚的过程。结合模型中同时考虑了动力学和热力学驱动力,阐明了不同中子辐照条件下不同成分的RPV模拟钢缺陷产生、演化以及溶质原子偏聚的规律。本文通过一系列计算模型,一方面得到了RPV模拟钢中溶质原子团簇的热力学性质,为离子辐照、中子辐照的模拟奠定了基础;另一方面通过速率理论、相场模型结合的方式,阐明了离子辐照、中子辐照点缺陷的产生、演化以及溶质元素偏聚和析出的过程。所有计算模拟结果与实验结果符合的较好。