В данной работе проводится всестороннее детальное исследование чистого циркония с неравновесными точечными дефектами, генерируемыми облучением, в рамках схемы мультимасштабного моделирования с использованием квантово-механических методов, молекулярной динамики и методов Монте-Карло, основанных на ланжевеновской динамике. В рамках расчётов из первых принципов исследованы структурные, электронные и энергетические свойства чистого циркония с изолированными вакансиями и их кластерами. Обсуждается изменение параметров решётки в чистом цирконии с различной концентрацией изолированных вакансий и различными конфигурациями ди- и тривакансий. Рассчитана энергия формирования изолированной вакансии в чистом цирконии. Проанализирована стабильность небольших кластеров вакансий, содержащих бивакансии, характеризующиеся различными расстояниями между двумя вакансиями, и тривакансии различной конфигурации. Получены распределение электронной плотности, энергетический спектр и поверхность Ферми для чистого циркония с изолированной вакансией. Установлена зависимость энергии Ферми кристалла циркония, элементарная ячейка которого содержит кластер вакансий, от количества вакансий в кластере. В рамках использования методов моделирования молекулярной динамики изучаются процессы образования, развития и отжига каскадов повреждений при различных значениях энергии первично выбитого атома, направлениях его движения и температуры в кристаллах чистого циркония. Подробно исследованы статистические и геометрические свойства каскадов. Показана возможность каналирования при развитии каскадов, что приводит к образованию краудионов. Проанализировано изменение статистических свойств кристалла при формировании каскада. Установлено изменение энергии формирования точечных дефектов и вакансионных кластеров при изменении температуры образца. Изучена пространственная самоорганизация ансамбля точечных дефектов в $\alpha$-цирконии, облучаемом быстрыми нейтронами с помощью теории реакционных скоростей. Здесь учтены эластичные свойства среды при наличии дефектов и динамика плотности стоков. Рассмотрена динамика системы с однородным распределением точечных дефектов и пространственно распределённая система при различных режимах облучения (путём изменения температуры облучения и скорости дефектообразования). Установлены условия реорганизации неравновесных вакансий, продуцируемых в результате облучения, в кластеры. Исследовано распределение упругих полей при самоорганизации вакансионного ансамбля в чистом цирконии при сдвиговой и циклической деформации и изучено влияние облучения на напряжённо-деформированное состояние циркония.