熔盐堆（MSR）以其固有安全性、核资源有效利用、中子经济性、燃料循环和防止核扩散等优点被认为第四代核反应堆系统中最有前途的系统之一。从长远来看,需要更高的温度来提高MSR效率,并提供制氢所需的高温热量,然而合金在更高的温度下将失去强度。C/C复合材料是性能优越的高温材料,是目前已知最耐高温的材料之一,并已经被确认为第四代核电站的候选材料。C/C复合材料与熔盐兼容,在熔盐反应堆中的潜在应用是控制棒套管以及用作替代金属合金的材料等。然而C/C复合材料在核能应用方面的进展缓慢,相应的数据库有限,在反应堆环境下的稳定性仍需要进行大量的研究和试验来评估。为了对C/C复合材料的微观结构、拉伸断裂性能以及微观尺度上的辐照损伤深入探索,促进相应的数据库完善,本文采用同步辐射μ-CT技术及原位电子辐照对C/C复合材料进行研究。本文基于同步辐射μ-CT技术对C/C-31样品进行三维重建并利用CT投影图像研究样品的原位拉伸断裂的动态过程。通过CT重建得到C/C-31样品孔隙度为20.82%,连通孔隙度为18.61%,孤立孔隙度为2.21%,连通孔隙占总孔隙89.39%。从孤立孔隙模型和连通孔隙网络模型中分别观察到大量纤维走势分布的孤立孔隙和喉道,说明纤维-基体界面中存在大量孔隙。利用同步辐射CT投影对2D-C/C复合材料C/C-31样品进行原位实时拉伸的动态过程研究发现,2DC/C复合材料C/C-31载荷-位移曲线分为初始损伤阶段、线弹性阶段、强化阶段,并没有表现出明显的屈服现象。在拉伸过程中由于样品部分结构断裂而导致载荷-位移曲线起伏,样品表现出的不完全脆性断裂及有较长的纤维被拉出的现象表明该复合材料中存在较弱结合的界面。本文利用电压为200 k V的场发射透射电子显微镜对C/C-31样品进行表征并进行原位电子辐照研究。C/C-31样品具有突变型界面和渐进型界面两种不同的界面,渐进型界面区域有明显的过渡层,过渡层填满无定形碳和大量纳米级别的孔隙。在电子辐照下,渐进型界面由于附近纤维和基体尺寸的膨胀而收缩,从而会抵消掉一部分纤维和基体膨胀的尺寸,与Mrozowski裂纹一样,具有一定的调节功能。