聚变堆中，金属材料受高能中子、氢和氦的等离子体辐照，因而材料中不可避免地会存在大量的氢和氦，金属中的氢或氦通常会引起金属的表面起泡、氢脆、氦脆、肿胀、脆性增加韧性减小等问题。虽然，不管是实验还是理论计算对金属中这两种杂质都进行了广泛的研究，但是仍有许多问题等待我们去解决。　　 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了反应堆常用金属结构材料Fe和W中的He-He及He-H相互作用。计算发现，在两种金属中，He总是倾向处于替代位，而H稳定在间隙位。两个替代位的He原子作为最近邻时表现出很强的吸引力，其强弱与基体的价电子密度和晶格常数有关；而H-H相互作用则表现出近程排斥。这意味着间隙区的H原子不会自动聚集形成生氢泡。He与H都会被空位捕获，而由于其周围有一个电荷密度比较低的壳层区域，替代位的氦表现出类似空位对H的吸引能力。空位吸引多个H之后，一些H原子可能由于彼此靠近形成氢分子；He为团簇提供了支撑作用的硬核，从而会形成稳定的笼状的团簇。在W中He对H的强烈的吸引能力可以较好地解释实验上观察到的一个有趣现象：He会减少甚至完全抑制H导致的表面起泡的形成。