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核能是一种非常有潜力的新能源,核能的产生需要在核反应堆中进行。核燃料元件(核燃料+包壳)材料是核反应堆中至关重要的一部分。然而核燃料元件材料在使用过程中不可避免地会受到辐照的影响,从而导致相稳定性发生改变。因此,为了保证核燃料元件能够安全高效地运行,研究辐照条件下核燃料元件的相图是十分有必要的。本论文基于CALPHAD方法,对金属型核燃料U-X二元合金、包壳材料Zr-X二元合金在辐照条件下的相图进行了计算,主要的研究成果如下:(1)基于文献报道的U-X(X:Mo,Zr)各二元系的热力学参数和扩散参数,建立了辐照条件下的有效自由能模型,研究了不同辐照条件对缺陷浓度、自扩散系数、自由能和平衡相图的影响,并计算了不同辐照条件下U-X(X:Mo,Zr)各二元合金的平衡相图。结果表明,辐照对高温部分的平衡相图影响很小;但是在低温部分,U-Mo和U-Zr合金相图中分别出现了连续固溶的γ(U,Mo)和γ(U,Zr)相,从而发生了两个不变系反应。即在辐照条件下,原本在高温时稳定存在的Y相也能在低温时稳定存在。该研究结果从热力学角度合理地解释了 Bleiberg等人的实验结果,可为U基金属型核燃料的设计提供重要的理论指导。(2)基于文献报道的Zr-X(X:Nb,Mo)各二元系的热力学参数和扩散参数,建立了辐照条件下的有效自由能模型,研究了不同辐照条件对缺陷浓度、自扩散系数、自由能和平衡相图的影响,并计算了不同辐照条件下Zr-X(X:Nb,Mo)各二元合金的平衡相图。结果表明,在辐照条件下,高温部分的平衡相图与热力学平衡相图基本一致;但是在低温部分,Zr-Nb和Zr-Mo合金相图中分别出现了连续固溶的BCC(βZr,Nb)和BCC(βZr,Mo)相,从而发生了两个不变系反应,同时Nb在(αZr)中的固溶度会增加。该研究结果与Turkin等人的计算结果取得了良好的一致性,可为Zr基包壳材料的合金设计提供重要的理论基础。