长寿命核废物的安全处理是核能发展过程中亟待解决的关键难题。探索新的嬗变原理、方案或途径来处理核电站产生的高毒、长寿命裂变产物具有重要的科学意义和应用前景。基于激光等离子体加速的核废物嬗变是指利用激光等离子体加速的相对论电子束与高Z靶相互作用产生一个准直性良好的高通量轫致辐射γ光源，继而辐照长寿命裂变产物核素并成功诱发光核反应来实现核废物的光核嬗变。近年来，随着激光脉冲技术向超快、超强和小型化的方向发展，超强超短激光装置的研制有了新进展，激光等离子体加速有了新突破，这为基于激光等离子体加速的核废物嬗变研究提供了前所未有的良好机遇。　　强激光驱动的电子加速物理机制主要有两种：激光有质动力加速（laser ponderomotive acceleration, LPA）和激光尾波场加速（laser wakefield acceleration, LWFA）。首先，基于国际开源蒙特卡罗模拟软件－Geant4构建基于LPA电子的核废物嬗变物理模型，开展长寿命裂变核素135Cs的光致嬗变物理研究。在1020、5×1020、1021和5×1021 W/cm2四种激光强度下，模拟高能电子和轫致辐射伽玛光产生以及光核嬗变过程，获得优化的（轫致辐射）转换靶几何参数。研究表明，光核嬗变率取决于激光强度和嬗变靶尺寸。在优化的靶参数条件下，最佳的激光强度为1021 W/cm2，嬗变产额可达108/J激光脉冲能量。　　其次，提出基于LPA和LWFA混合加速的光致嬗变物理方案，有效提高光致嬗变率，进而获得增强的核废物嬗变产额。分别以单核素126Sn样品以及多核素（93Zr、107Pd、126Sn和135Cs）混合样品为研究对象，利用粒子云网格（Particle in cell, PIC）模拟超强超短激光与近临界密度（Near-critical-density, NCD）等离子体相互作用过程，获得大电荷量（100 nC）、准直性优于300 mrad的强流相对论电子束。研究基于激光混合加速的核废物嬗变过程，获得高通量的轫致辐射γ光子。落入GDR能区的光子总数目高达1011/shot，其诱发的嬗变反应数目可达109/shot。与文献报道的结果相比，本方案获得的嬗变产额要高出两个数量级左右。进一步的研究表明：紧聚焦的激光与密度相对较低、长度相对较长的等离子体相互作用产生的电子束更有利于驱动光核嬗变过程。　　本研究工作为基于桌面型的激光加速器的光核嬗变实验研究提供积极的理论指导，并为长寿命核废物的嬗变处理提供潜在的物理方案。