随着核能的不断发展,每年都会产生大量的核废物,其中包含众多的高放射性核废物。对高放射性核废物进行固化处理后,进行深地质掩埋,是处理核废物的主要方式。因此,选择良好的固化材料是发展核能过程中必须要解决的问题。在选择固化材料的过程中,我们首先要考虑的是材料的抗辐照性能,研究材料在辐照环境下的宏观、微观变化。烧绿石结构的Lu2Ti2O7因其浸出率低、良好的物理化学性能及抗辐照性而成为高放射性核废物的理想固化材料的重要候选者,被大家广泛研究。关于材料辐照损伤的研究方法主要有两种:实验方法(高能电子辐照、离子辐照、中子辐照、等离子辐照)和计算机模拟方法(动态蒙特卡洛、第一性原理、分子动力学模拟)。在本文中,实验方法选用的是离子辐照,模拟方法选用的是分子动力学模拟和基于蒙特卡洛的SRIM模拟。对于离子辐照实验,我们采用不同的离子在不同剂量下对烧绿石结构的Lu2Ti207在室温下进行辐照,然后用GIXRD进行表征。在分子动力学模拟实验建立模拟盒子的过程里,首先我们采用的势能是短程势—Buckingham势和长程势—库伦势。由于Buckingham势在靠近核的位置处为吸引势,与实际情况不相符。因此,对靠近核的位置,采用库伦排斥势进行修正以得到适用于研究辐照动态过程的势能函数模型。其次,在系综的选择上,通过比对,我们发现两种系综对于缺陷的生成与湮灭没用很大区别,由于要对系综体积变化监测,因此,我们采用的是NPT系综。最后,关于辐照Lu2Ti207过程中产生的点缺陷主要有两种,一种是Frenkel缺陷对,我们用泰森多边形法和比对法来判定;另一种是反位缺陷,我们用反位比例法和比对法来判定。通过离子实验以及XRD的表征,我们发现对于烧绿石结构的Lu2Ti2O7在用Kr2+和He+分别辐照的过程中,当采用重离子Kr2+对样品进行辐照时,辐照剂量为2x1014ions/cm2时,样品出现非晶,而用轻离子He+辐照样品,即使剂量高达2x1017 ions/cm2也只会发生有序烧绿石相到无序萤石相的转变,而没有发生非晶的现象。通过分子动力学模拟和SRIM模拟发现,Frenkel缺陷对的积累是导致样品非晶的直接原因,并且重离子Kr2+辐照,能量会大部分转化为核能损,生成大量Frenkel缺陷;而轻离子He+辐照,能量会大部分转化为电子能损,导致体系温度升高,加速了原子运动,促进了 Frenkel缺陷湮灭。也就是,重离子辐照相对轻离子辐照,会产生更多的Frenkel缺陷对,湮灭更少的缺陷对,从而导致重离子辐照发生非晶,而轻离子辐照即使在更高的剂量下也难以非晶。最后,我们也分别研究了不同种类的初始PKA对烧绿石辐照性能的影响,不同入射能量辐照烧绿石产生的辐照损伤,以及不同入射方向的初始PKA引起的烧绿石中的缺陷变化。相同能量不同种类的初始PKA产生的缺陷个数是随着初始PKA的原子质量数增加而增加的;同种类不同能量的初始PKA中,能量越高产生的缺陷个数越多;初始PKA的初始速度不同,缺陷的个数也是不同的。