在辐照过程中，空位聚集体在某些情况下会按三维的方式长大而不是坍塌，这就导致了材料内空洞的产生以及随后的肿胀。空洞属于一种由空位聚集而导致的二次缺陷，易在较高温度下形成。在载能粒子辐照中，大多数材料都会出现或大或小的空洞。它们的存在使材料不均匀，因而影响材料的力学性质和服役寿命。空洞可以作为断裂的成核区，也会帮助水蒸气等渗透，并且会导致材料各向异性。

空洞源于空位团的成核和生长。辐照情况下产生间隙原子和空位，间隙原子的迁移能远小于空位，且晶格畸变比空位大，这使位错对间隙原子的吸引力较强，造成空位与间隙原子的分离，过剩的空位在三维空间聚集将会形成空洞，进而引起体积肿胀。在辐照的材料中，一般没有纯粹的空洞，原因是材料中残留的气体或嬗变产生的气体与贫原子区和过量浓度空位作用，形成有气体的空洞，因此空洞与气泡的区别只在于含气量的多寡而已。对于聚变中子辐照，嬗变气体量较大，易形成气泡状态的氢泡和氦泡。