本论文对具有良好抗辐照性能的单相浓缩固溶体合金(SP-CSAs)及纯钨等典型核用金属结构材料中的缺陷行为进行了系统研究。首先应用第一原理方法研究了镍基单相浓缩固溶合金中空位团簇和自间隙原子的稳定性和迁移行为。其次,应用分子静力学方法研究了镍基单相浓缩固溶合金中位错环的形状倾向性、辐照诱导偏析行为和层错环的影响因素。最后,结合第一原理与分子动力学方法研究了 He在钨孪晶界中的偏析、捕获和扩散行为。主要成果包括:研究发现点缺陷迁移模式的转变增加了 SP-CSAs中点缺陷的复合速率,从而在一定程度上提高了 SP-CSAs的抗辐照性能。镍基单相浓缩固溶合金中的四面体型三空位的形成能比纯Ni中更高,表明堆垛层错四面体在SP-CSAs中相比纯Ni更难形核。含Co和含Ni自间隙原子对的形成能比含Fe自间隙原子对的形成能更低。自间隙原子与空位缺陷的迁移势垒计算结果揭示了间隙位错环中Co/Ni富集和Fe耗散的辐照诱导偏析实验观测现象的内在机理,同时表明这种辐照诱导偏析是由间隙迁移主导的。纯Ni和SP-CSAs中自间隙原子的一维迁移和三维迁移之间势垒的差异揭示了间隙原子迁移模式的转变:从纯Ni中一维长程快速迁移模式转变为NiCo中一维和三维迁移混合模式进而转变为NiFe中的慢速短程三维迁移模式。通过能量分析研究了实验中观测到的SP-CSAs中位错环的形状倾向性,并根据能量、原子半径和混合焓差异等影响因素分析了元素在位错环上的辐照诱导偏析行为,接着对层错环比例的影响因素进行了合理解释。SP-CSAs中的菱形全位错环的形成能在0K下最低。而弗兰克层错环对椭圆形的形状倾向与椭圆形层错环形成能更低有关,同时也可能受到构型熵的影响。在NiFe和NiCr中,位错环上合金元素含量不同时的形成能差异是导致位错环上的Ni富集和Fe/Cr耗散现象发生的主要原因。Fe原子相比Cr原子更小的半径以及Fe和Ni中相比Fe和Cr更负的混合焓则导致了 NiFeCr中位错环上Ni/Fe富集和Cr耗散。SP-CSAs的堆垛层错能随着化学组分复杂性的增加而降低是导致单相浓缩固溶合金中弗兰克层错环的比例随化学组分复杂性的增加而升高的一个重要原因。堆垛层错能与缺陷动力学效应对SP-CSAs中层错环形成特性起到协同影响。堆垛层错能的研究结果还表明可以通过改变化学组分复杂性来调节SP-CSAs的力学性能和形变机制。研究发现He在钨∑3<110>{111}孪晶界上的平均偏析能和扩散势垒分别为-3.20 eV和1.97 eV,表明晶界对He具有强捕获及慢扩散作用,这种现象是由晶界间隙捕获及空位捕获机制造成的。He在W∑3(111)孪晶界中会引入一个陷阱转变机制。在第一原理分子动力学模拟中发现了晶界断开现象,这种晶界断开迁移机制随后通过经典分子动力学模拟被证实。分子动力学模拟的研究结果表明He总是随着晶界迁移而迁移。本论文的研究结果将对未来核用金属结构材料中缺陷特性的实验研究和更深入的计算模拟研究提供理论依据,同时对设计和研究具有抗辐照性能的新型合金提供可供参考的设计思路。