聚变是最有希望满足人类日益增长的清洁能源需求的途径之一,而低活化铁素体马氏体钢（简称低活化钢或RAFM钢）是最受青睐的未来聚变堆候选结构材料。聚变堆结构材料将面临极为严苛的服役环境,如高温、高通量高能中子辐照、嬗变产生的大量氢和氦、等离子体注入和氚增殖包层产生的大量氚等。而氢同位素的渗透与滞留紧密关系到燃料循环、辐射安全、以及材料机械性能等多方面问题,因此,开展对不同种类低活化钢中氢同位素渗透滞留特性的研究具有重要意义。本文内容主要由实验和模拟两部分工作组成。实验研究方面,选用材料来自三大类的7种低活化钢,具体包括:传统低活化钢中的EUROFER97和G91,可铸型微纳结构钢（CNA钢）中的FTa1和TT3mt,以及氧化物弥散强化钢（ODS钢）中的M4 Fe-10 Cr、9YWTV-PM2和14YWT-SM13。实验分别使用气体驱动渗透装置（GDP）和热脱附谱仪（TDS）来研究这7种材料中的氘渗透和滞留特性。模拟研究方面,采用分子动力学（MD）模拟的方法,研究不同条件下体心立方（BCC）铁基中的纳米级氦泡对氢的捕获现象,而纳米级氦泡是低活化钢在高能中子辐照下的一种典型缺陷类型。本文具体研究包括:（1）利用GDP装置测得7种低活化钢的氘输运参数,即渗透率、扩散率和溶解度。测量温度范围为623 K～873 K,驱动气压为1.8×104～1.0×105 Pa。实验研究结果表明,7种材料中的氘渗透率差异较小,而扩散率差异较大。ODS钢的扩散率比传统RAFM钢和CNA钢低约1个量级,而有效溶解度比RAFM钢和CNA钢高2到10倍。（2）利用TDS装置测量了 7种低活化钢在静态热充氘后的热脱附谱和滞留率,具体充氘过程为在723 K的温度和1.0 × 105 Pa的氘气气压下充氘1小时。实验结果显示,ODS钢的滞留率最高,且ODS钢的热脱附峰比RAFM钢和CNA钢具有更高的温度和半高全宽。通常认为材料微观结构特征的差异将导致氘滞留率的差异,因此,本文还结合势阱强度理论分析了氘滞留与势阱强度的关系。（3）利用MD模拟的方法研究了 BCC铁基中纳米级氦泡对氢的滞留的影响,具体研究因素包括氦/空位比例（0.5～1.5）、氦泡尺寸（1～4 nm）、氢浓度（644～2641 appm）以及温度（300～723 K）。模拟研究结果表明,氢容易被捕获在氦泡-铁基界面,仅有少量的氢被捕获在氦泡内部,而且氦泡对氢的捕获过程符合反应速率控制机制。在模拟结果中也观察到氦泡内氢分子的形成,并对氢分子形成几率与氦/空位比例之间的关系进行了讨论。此外,还通过分子静力学（MS）计算,获得了 0K下氢原子与一个直径为2nm、氦/空位比例为1.0的氦泡的结合能为0.73 eV,并估算得到其对应的脱附能为0.80 eV。模拟工作结果将有助于量化评估不同情况下氦泡的氢滞留能力。