土耳其哈卡里地区天然花岗岩、黏土、天然水泥及石英的结构与辐射屏蔽特性研究

本文系统研究了土耳其哈卡里地区四种岩石（天然水泥、黏土、花岗岩、石英）的物理结构及辐射屏蔽性能。通过ICP-MS、XRD、FT-IR进行结构表征，并测定80.99–383.84 keV能量范围内的质量衰减系数（MAC）、线性衰减系数（LAC）、半值层（HVL）、平均自由程（MFP）、有效原子序数（Zeff）等参数。结果表明，天然水泥具有最优辐射屏蔽能力（MAC达0.097 cm2/g），花岗岩则展现突出的快中子移除截面（R），为核废料 containment 和防护材料开发提供了地域性解决方案。

　　

Highlight

这项研究揭示了土耳其哈卡里地区地质材料在辐射防护领域的突破性潜力——天然水泥凭借超高质量衰减系数（0.097 cm²/g@383.85keV）成为伽马射线屏蔽冠军，而花岗岩则以卓越的快中子移除能力（Fast neutron removal cross-section）开辟了中子防护新赛道！

Structural Properties

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）数据显示：石英的二氧化硅（SiO₂）含量高达95.20%，堪称"硅元素仓库"；天然水泥则富含氧化钙（CaO，34.15%），其独特的钙基结构如同微型"辐射捕手"。X射线衍射（XRD）谱图中，石英的特征峰尖锐如"晶体指纹"，而黏土的宽泛衍射峰则揭示了其非晶态结构的"分子迷宫"特性。

Conclusions

研究团队发现：

1. 天然水泥的屏蔽性能碾压其他材料——其半值层（HVL）仅2.59厘米，意味着83.5 keV伽马射线穿过时强度直接腰斩！

2. 花岗岩的快中子移除截面高达0.1037 cm^-1，相当于给中子流设置了"分子级路障"。

3. 黏土中检测到的铁氧化物（Fe₂O₃，8.12%）赋予其"磁性防护罩"潜能。

这些发现不仅为核电站防护墙材料选择提供科学依据，更让土耳其的"石头记"升级为辐射防护领域的"战略资源图鉴"。