在铅冷快堆中,作为冷却剂的液态金属对结构材料存在严重腐蚀作用。目前认可度较高的解决方案是采用氧控技术在材料表面形成致密氧化膜以阻止进一步腐蚀。腐蚀问题和氧控问题的本质是Pb-Fe-O体系相关问题,本文创新性地利用分子动力学模拟方法,从材料微观角度模拟研究液态金属腐蚀和氧控涉及的相关问题。本文利用分子动力学模拟方法主要研究了 Pb-Fe-O体系相关的3个问题。其中Pb-Fe体系验证了不同温度下铁在铅中的扩散系数、原子扩散行为及温度对腐蚀溶解问题的影响;分析了铅渗透导致的铅铁混合区域在级联碰撞下的缺陷结构变化。Pb-Fe-O体系讨论分析了固态氧控中氧化铅中毒行为形成机制的2种假设。最后,简单介绍了新设计的氧化铅中毒行为实验氧控装置。模拟分析结果表明,温度越高,铁原子的扩散系数越大,结构变形越严重,铁原子向铅中的扩散行为及铅原子向铁中的渗透现象越明显;当超过铅浓度某一阈值时,铁铅混合区域级联碰撞产生的稳定缺陷数大大增加,缺陷复合率大幅降低。铁间隙数量比铁空位数量更多,铅空位数量比铅间隙数量更多。间隙相对更强的热活化迁移能力可能是导致间隙团簇相比空位数量更多、体积更大的原因。初级离位原子能量和铅浓度提高会导致材料辐照损伤增强。铁铅混合区域内的缺陷结构变化在材料内部形成“腐蚀通道”,可能会进一步强化渗透行为并加剧腐蚀问题;氧化铅中毒行为形成机制可能为:冷却剂中的铁先与溶解后分布于氧化铅颗粒周围的氧反应生成Fe3O4,这部分Fe3O4在冲刷作用下被带走,后续冷却剂中的铁将与氧化铅表面直接接触,发生置换反应生成Fe3O4覆盖层。