随着环境的恶化,我国亟待改变依赖一次性能源消费的现状,改善多种环境问题,在此背景下,提出核能的有效利用与开发。近些年来,随着相关的计算理论、数学算法和计算机技术的飞速发展,仿真模拟技术越来越多的被应用到物理、化学和材料科学的研究中。铀硅系列化合物(包括准化学计量比的U₃Si,U₃Si₂,U₅Si₄,USi,USi₃,USi₂,也有非化学计量比的USi_1.88和USi_1.67（U₃Si₅）等)具有高铀密度,高热导率等优点,但是有关反应堆中的裂变气体以及缺陷结构的研究还不够完善,需要进一步的探讨。本文通过第一性原理方法的密度泛函理论对U₃Si₅中的裂变元素He进行了研究,采用动态蒙特卡洛方法对UO₂和α-Fe模型在新的势能力场下进行演化模拟。对U₃Si₅的研究主要使用第一性原理中的广义梯度近似DFT-GGA的方法,研究了其在微观条件下裂变气体He在U₃Si₅中所出现的聚集和溶胀行为;为了解决传统KMC软件缺少势能力场导致无法模拟UO₂核燃料的辐照结构演化过程,进行了代码编写和嵌套UO₂经验势能力场;针对α-Fe,检验了对LAMMPS软件中的EAM势能力场的调用。具体的研究内容有:（1）建立并优化U₃Si₅的模型,讨论了U₃Si₅在磁性与非磁性条件下强关联参数的选择,同时通过晶格常数与实验值进行匹配,获得了非磁性条件下最优强关联参数和最优计算模型。（2）U₃Si₅中具有三种类型的空位缺陷,包含两类Si原子空位缺陷,以及一个U原子的空位缺陷,本文计算了U₃Si₅三类空位的缺陷形成能,来判断其点缺陷形成的难易程度;同时计算了He原子在三类间隙位置的溶解能,结果显示Si₂的空位缺陷形成能最大,在Si-Si原子的间隙位置He的溶解能最小,说明相比U-Si原子之间和U-U原子之间,Si-Si间隙位是He原子更容易进入的位置。（3）通过公式计算He原子在进入U₃Si₅后对缺陷位置和间隙位置取向性,并计算了三类空位缺陷对He的捕获能及其储氦能力。在这个基础上,进行了三类空位在容纳不同He原子数量时的次级缺陷形成能。（4）为改善OKMC软件中因使用Lennard-Jones势不能准确描述材料演化问题,通过在SPPARKS软件中修改并嵌入普遍认可的UO₂的经典势能力场,重新模拟了裂变气泡穿过UO₂内部的演化过程。同时以α-Fe的应力模拟为例,实现了KMC方法对LAMMPS势能力场的调用。