立方碳化硅(3C-SiC)材料以其良好的热稳定性、高热导率、高强度、耐腐蚀和低中子吸收截面等优点,是未来聚变堆的候选结构材料,和先进裂变堆的候选包壳和基体材料之一。在两种反应堆服役环境中,高能中子辐照造成3C-SiC中产生大量缺陷并诱导嬗变反应,产生氢、氦、锂、铍、硼、镁、铝和磷等嬗变原子。嬗变原子与缺陷相互作用往往影响3C-SiC微观结构,造成材料中产生气泡和孔洞等微观缺陷并导致材料硬化和断裂,最终影响材料的服役性能。因此,研究中子辐照下3C-SiC材料中辐照缺陷与嬗变原子相互作用对于理解材料性能下降的微观机理和评估其在两种反应堆中的服役性能具有重要意义。本文以3C-SiC中嬗变原子和辐照缺陷为研究对象,基于成熟的密度泛函理论方法,系统研究了辐照缺陷和缺陷团簇等与嬗变原子的相互作用及其对材料微观结构的影响。通过3C-SiC中缺陷对嬗变原子氢的能量学和动力学行为影响研究,发现碳和硅自间隙原子和空位均可俘获氢原子。碳和硅自间隙原子最多可分别捕获五个和六个氢原子。单个硅空位可以俘获四个氢原子,而单个碳空位可俘获八个氢原子而形成两对氢分子。氢原子在空位中的聚集形成氢-空位团簇导致其近邻格点原子的稳定性降低而促进氢-空位团簇长大。此外,碳空位和硅空位的存在显著增大了氢在3C-SiC材料中的扩散能垒,从而造成材料中氢滞留量的增加。该研究结果有助于理解辐照缺陷对材料中氢滞留的影响及氢泡成核和长大机理。通过对辐照空位团簇的稳定性及其对氦行为的影响研究,发现仅包含碳空位的空位团簇最易形成,同时包含碳和硅两种空位的空位团簇的结合最强。氦原子在3C-SiC间隙位置的结合微弱,很难形成间隙氦团簇。而空位和空位团簇可为氦原子提供聚集的自由空间,且含硅空位比无硅空位的空位团簇与氦的结合强度更大。空位团簇与氦的结合强度随氦原子与空位数比率增大而线性增大。此外,空位和空位团簇可显著地降低氦的扩散系数,促进氦在材料中的聚集。该研究结果有助于理解材料中氦泡和孔洞形成及其对材料微观结构演化影响。最后,系统研究了 3C-SiC中缺陷和嬗变原子锂、铍、硼、镁、铝和磷的相互作用,并和缺陷与氢和氦相互作用结果进行了对比分析。研究发现氢、氦、锂和铍原子更易占据间隙位置,而硼、镁、铝和磷原子优先占据替代位置。双硼、镁和铝原子具有较强的吸引作用。嬗变元素与自间隙原子和空位具有很高的结合强度,因此自间隙原子和空位可能成为嬗变元素的捕获点。嬗变元素与点缺陷相互作用引起的电子相互作用与局域晶格畸变共同促进了嬗变原子与缺陷的结合。该研究结果有助于理解3C-SiC中嬗变元素聚集形成第二相偏聚物及其对材料力学性能的影响。