针对当前空间碎片数量急剧增长问题，探究基于强电磁辐照的主动清除手段的可行性，以多层隔热结构作为典型危险空间碎片模型，重点关注其电磁响应敏感的金属镀层部分，通过构建复杂多环境因素物理场，在S波段强电磁辐照和真空环境下进行了验证实验。实验结果表明，在10⁻³ Pa量级的真空环境下，强电磁脉冲与多层隔热结构金属镀层发生相互作用，引发放电现象并产生等离子体，同时伴随着宏观动力学特性的改变。通过观察和分析，我们探讨研究了可能的物理过程，包括强场击穿导致材料点放电、面闪络引起材料网状放电和镀层损伤、粒子吸收微波能量导致材料变形以及等离子体烧蚀引起材料损毁等。该研究为利用强电磁脉冲辐照主动移除危险空间碎片提供了重要的技术支持。

钙钛矿材料具有优异的光学性能和较高的载流子迁移率，成为空间太阳能电池领域极具竞争力的材料。然而空间粒子辐照容易改变材料结构和光学性能，导致其性能下降。为了探究电子辐照对CsPbBr₃材料结构与光学特性的影响规律，本文开展了CsPbBr₃材料电子辐照实验，利用高分辨透射电子显微镜表征CsPbBr₃纳米晶微观形貌，并通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析进一步探究晶体结构的变化趋势。研究发现：电子辐照后CsPbBr₃纳米晶形貌变得粗糙，尺寸明显减小，并且纳米晶在高剂量电子辐照下变得紧凑，形成纳米团簇。其次，通过稳态紫外-可见吸收光谱图与光致发光谱图表征CsPbBr₃材料的光学性能，并利用第一性原理计算分析辐照后晶格膨胀带来的带隙变化。研究证明电子辐照后纳米晶颜色加深，影响钙钛矿的透光率，进而增强了样品对光的吸收性能，同时电子辐照能够分解CsPbBr₃纳米晶，特别是高剂量辐照后其光致发光性能降低了53.7%～78.6%。本文研究结果为钙钛矿纳米晶空间辐射损伤机理及应用研究提供了数据支撑。

开展辐射监测是保障核技术利用装置安全稳定可靠运行的重要手段。本研究对湖南辐照中心⁶⁰Co辐照装置近5 a运行期间的工作场所、个人职业照射和贮源水井的辐射水平状况开展了监测与分析。结果表明：各场所及人员接受的辐射水平远低于国家的规定限值，贮源水井各项指标符合要求，未出现放射性活度超标的情况。引入用灰色GM（1，1）预测模型以5 a历史辐射监测数据为基础开展预测分析，结果显示，未来3 a的辐射水平变化较为稳定，且远低于规定限值，不会对周边环境与人员身体造成辐射危害。

西蓝花（Brassica oleracea var. italica）是我国重要的蔬菜作物之一，其种子主要源于进口，亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应，本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子，检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明：100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响，600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量（Median lethal dose，LD50）为415.89 Gy，使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性均高于对照，过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性低于对照，400 Gy辐照后丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）呈现先升高再降低的趋势，最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关，辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明，重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长，影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。

通过固相反应法制备出室温下高离子电导率Ta掺杂的锂镧锆钽氧（Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂，LLZTO）固体电解质，详细研究了电子束辐照对LLZTO固体电解质结构和性能的影响。结果表明：电子束（250 kGy、500 kGy）辐照后并未产生其他杂相，且晶格间距随着剂量的增加逐渐变大，这有利于降低离子在晶格中的扩散能垒。第一性原理的计算发现，低剂量电子束辐照样的Li⁺扩散能垒比未辐照样降低了0.07 eV，说明辐照产生的缺陷能促进Li⁺扩散。辐照前后的电解质交流阻抗测试进一步证实了低剂量的电子束辐照有利于提升电解质的离子电导率。利用电子束辐照探究其对LLZTO氧化物固体电解质结构和电导率的影响对固体电解质的研究具有重要意义。

探究高能辐照下环氧树脂损伤降解机理，以提高环氧树脂在辐照环境下的稳定性。本研究将石墨烯量子点（GQDs）作为自由基清除剂，减缓γ辐照环境下环氧树脂的降解，并研究了GQDs对环氧树脂抗辐照性能的影响机制。结果表明：经过辐照后环氧树脂力学性能下降49%，玻璃化转变温度下降4.4 ℃；石墨烯量子点/环氧树脂（GQDs/EP）复合材料的力学性能下降35%，玻璃化转变温度下降2.2 ℃；GQDs的引入使得辐照后的GQDs/EP复合材料产生的自由基含量显著低于纯树脂自由基的含量。GQDs纳米颗粒也改善了辐照前后环氧树脂的力学性能和热学稳定性。因此，GQDs纳米颗粒可以作为自由基清除剂，有效地提高环氧树脂的辐照稳定性。GQDs清除自由基机制与sp²碳域和表面的官能团有密切相关。本研究为提高环氧树脂在γ射线辐照下的稳定性提供了新的思路和方法。

双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控，然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现，传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时，存在设计不精准、整形效果差等缺陷，为此，提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果，表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例，虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。

本研究通过γ辐照与氮掺杂协同调控改性制备石墨炔，将二维石墨炔转变为一维管状结构并作为基底负载铁纳米粒子用于燃料电池阴极氧化还原反应（ORR）。运用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸附和其他表征手段，对制备出的复合材料的表面形貌、元素组成、结晶结构、缺陷程度等进行了表征分析。在碱性溶液中，采用循环伏安测试、线性扫描伏安测试、电化学交流阻抗谱测试等电化学测试方法分析制备催化剂的ORR性能、动力学以及稳定性。结果表明：经γ射线辐照后，氮掺杂石墨单炔负载铁纳米粒子（NGY-Fe）催化剂具有更大的比表面积（411.3 m²/g）和多级孔结构，利于暴露出活性中心，O₂渗透屏障也有所下降，NGY-Fe的ORR活性显著提高，尤其是在稳定性与耐甲醇性上远优于市售的商业Pt/C催化剂。

本研究在不同气氛（空气、氮气）、分散液（水、甲醇、乙醇）以及不同剂量条件下对4种典型的金属有机框架材料（MOFs）（MIL-101（Cr）、ZIF-8、UiO-66和UiO-66-NH₂）进行了电子束辐照处理。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和扫描电子显微镜等方法对MOFs材料在辐照前后的化学组成、晶体结构和表面形貌进行表征。结果表明，上述4种MOFs材料在高于5 000 kGy的剂量辐照后，其相应的红外特征峰、衍射峰和表面形貌特征均未产生显著变化，表现出了良好的辐射稳定性。这为MOFs材料在辐射环境下的进一步应用提供了研究基础。

通过γ射线辐照技术引入“自掺杂”缺陷，优化硬碳层间尺寸和孔结构。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸脱附等方法探究了吸收剂量对硬碳层间距与内部缺陷、无序结构的影响；通过恒电流充/放电研究了材料的电化学性能。结果表明：较低剂量辐照会提升硬碳表面结晶度，而随着吸收剂量的增加，硬碳无序结构增多，辐照后硬碳电化学性能得到明显改善。在140 kGy剂量辐照下，硬碳呈现出425.343 m²/g的高比表面积，硬碳在30 mA/g能够提供300 mAh/g的储钠容量，在1 A/g大电流密度容量仍然保持在195 mAh/g，对比未辐照处理的硬碳，电极容量提高了3倍，并且在大倍率充/放电过程中保持优良的稳定性能。这项工作为设计先进的纳米材料及缺陷工程在储能领域的应用提供了新的途径和思路。