氢同位素氘(D)和氚(T)是核聚变反应堆所使用的燃料，而自然界中氚几乎是不存在，为了实现氖自持，聚变堆内均设计具氚增殖功能的包层结构。其中固态氚增殖材料锂基Li2TiO3陶瓷以其优越的化学稳定性和良好的氚释放性能，被视为具有前景的氚增殖剂候选材料。虽然针对Li2TiO3辐照性能和释氚机理的研究已经开展了一部分，但仍不够完善透彻。目前，在实验室条件下难以获得与聚变堆相似能谱和通量的14MeV中子源来开展辐照实验。依据ITER中固态球床氚增殖实验包层模块和中国聚变工程实验堆固态增殖包层的研发需求，本文采用实验与表征分析相结合的方法，针对Li2TiO3辐照损伤、缺陷演化和氢同位素释放行为及其相互影响机制开展了系统深入地研究，研究工作及取得的成果如下　　①利用研究堆开展中子辐照Li2TiO3微球，运用释氚平台分析氚释放行为，获得Li2TiO3微球中氚的激活能为0.42eV，氚释放温度主要分布在200～500℃范围;同时利用离子注入机在Li2TiO3中引入120keV氘离子辐照，结合热脱附谱仪探究氘释放行为，得到Li2TiO3陶瓷中氘的激活能为0.53eV，氘释放温度范围为250～550℃;对比分析两种辐照实验氢同位素释放行为，结果表明Li2TiO3陶瓷具有良好的氢同位素释放性能。②通过电子顺磁共振技术对氘离子辐照缺陷演化过程进行表征，研究缺陷演化和氢同位素释放行为的相关性，发现E-center缺陷是氘离子辐照后的主要缺陷类型，辐照缺陷的演化过程分为快退火和慢退火过程，且与氢同位素释放行为密切相关。③利用显微硬度计对120keV氘离子辐照前后的Li2TiO3开展显微硬度测试，得到了氘离子辐照对其力学性能的影响，结果表明Li2TiO3的维氏硬度值随着辐照剂量的增加而减少，经计算其Meyer系数为1.65，符合Meyer定律;测量了缺陷湮灭后的Li2TiO3维氏硬度值，结果表明氘离子辐照对Li2TiO3的维氏硬度值产生的影响不可逆。④运用重离子加速器产生的2MeV氦离子辐照模拟真实氚增殖反应产生的2.1MeV氦离子，对Li2TiO3分别开展氦离子辐照实验，采用X射线衍射和Raman光谱分析比较辐照前后的微观结构变化，进一步对比探究Li2TiO3微观结构的影响因素，并采用电子顺磁共振技术对辐照缺陷以及缺陷的演化过程进行分析，结果均表明氦离子辐照对Li2TiO3微观结构产生了损伤，且损伤程度随着辐照剂量的增加呈增加趋势，而E-center缺陷是氦离子辐照引起微观结构损伤的根本原因;利用10MeV氧离子辐照模拟中子入射时初级离位氧原子，XRD和Raman分析结果表明氧离子辐照后Li2TiO3微观结构同样产生了损伤，且损伤趋势与氦离子相似，但损伤机制是由几种缺陷（E-center、NBOHC、POR和Ti3+）共同造成的;通过分析氦离子辐照和氧离子辐照后微观结构无序性的变化规律，发现在相同的dpa情况下，氧离子辐照所造成的损伤程度要大于氦离子，表明对于不同种类离子辐照，离子的种类和能量决定了材料的损伤程度。⑤采用等时和等温热处理的方法研究辐照缺陷演化行为，在等时热处理过程中发现，随着温度的升高，E-center缺陷数量不断减少，而Ti3+缺陷逐渐出现。氦离子辐照缺陷的演化行为分为E-center缺陷的湮灭和Ti3+缺陷的产生两个过程;在等温热处理过程中，E-center缺陷的数量会呈现先增多后减少的趋势，表明等时热处理和等温热处理的E-center缺陷演化机理是不同的，但E-center缺陷能否最终湮灭是由热处理的温度决定的，证明缺陷的演化过程和氦离子在Li2TiO3中的行为密切相关。⑥针对Li2TiO3缺陷诱导变色问题开展研究，实验过程中发现三种情况下出现变色现象。第一，离子辐照过程中Li2TiO3出现变色，主要是辐照在材料内部产生了E-center缺陷;第二，真空热处理过程中Li2TiO3出现变色，其原因为Li2TiO3吸收的水分成为还原性物质，在真空热处理的过程中发生还原反应生成E-center缺陷，真空热处理产生的E-center缺陷对于Li2TiO3的微观结构和氢同位素释放行为均产生了影响;第三，在还原性气氛中Li2TiO3出现变色，研究发现氘气氛围中热处理产生E-center缺陷，其对微观结构的损伤情况和氢同位素释放行为的影响，与真空热处理相类似。同时E-center缺陷的形成会导致Ti4+变成Ti3+。综上，Li2TiO3变色的根本原因是综合了E-center“色心”和Ti3+的共同因素，同时Li2TiO3的变色主要是由还原性气氛引起的。⑦基于真空热处理结果，进一步研究了吸附水蒸气的含量对缺陷形成的影响，表明真空中，E-center缺陷的形成主要是由Li2TiO3表面吸收水分造成的，同时还为未来聚变堆锂基Li2TiO3陶瓷的储存、运输和装配提供参考建议，并对下一步锂基Li2TiO3陶瓷的制备给出了参考意见。