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地雷探知技術と世界の技術

地中に埋まった地雷を探知する方法として金属探知器は実用化されています。又地中レ ーダー法は目下急ピッチで開発が進められています。赤外線を使って大地と地雷の0.1℃ の温度差を利用する方法も有力視されています。いろいろな方法が考えられていますが今 日実用化されているのは金属探知器と犬の臭覚並びに細い棒を使って人の指で地雷を感知 する接触式探知法です。 　中性子は地雷の中にある火薬に必ず含まれる窒素と原子核反応をするため、地雷そのも のを感知できる、現状では唯一のプローブと考えられます。地雷探知は正確で、検査した エリアは100％安全であることを保障しなければなりません。 　しかし今日のプローブ技術では雑多の情報の中から本当の地雷を見つけるのに、多くの エネルギーを使い危険を伴っています。本プロジェクトの目指すところは中性子により地 雷を正確に探知し、ロボットで安全に地雷を掘り出す技術です。 中性子発生装置では、プラズマから引き出したイオンを100keVに加速し重水素や３重水素に衝突させ中性子を発生させています。Ｘ線が重い元素に感度が良いのに対し、中性子線は水素や酸素等の軽い元素を感度良く写真撮影が出来、次の用途があります。 　中性子をパルス化することで物質に当たって跳ねかえる中性子の飛行時間を測定することにより地中物質の種類と場所を同定できます。パルス中性子の立上げと立下げ時間が早いことで中性子とγ線の正確なエネ ルギーを測定でき、物質の同定が正確となります。ビーム精工のパルス中性子発生管の立上げ、立下げ時 間は100ｎsec以下で世界最高の性能となっています。

ｱﾌｶﾞﾝ難民　　　　　　大田区の子供達の地雷撲滅ｷｬﾝﾍﾟｰﾝ　　　　　　　ｱﾌｶﾞﾝ難民

	D−D反応に対しD−T反応の中性子収量は約2桁多い。従って欧米ではトリチュームを使っ て小型にしている。 　トリチュームの使用を許せるのは管理された場所で使用する場合のみで、地雷探知用では 事故が起こると想定した方が良い。本プロジェクトでは形状と重量が大きくなりロボットに 負担をかけることになるが安全を優先する。D−D反応の中性子管は未だ市販されていない。 　トリチュームを使った中性子管メーカーはSODERN社（仏）、MF　Physics社（米国）、 の2社であったが、ごく最近注目を集めているのがHiEnergy　Technologies　Inc。（米国カ ルフォルニア）である。　　　　　www.hienergyinc.com　 小型D−T中性子発生管に必要な能力 　・　検知能力：100回のアラームで90％の検知率（10％の誤認率 　・　寸法、重量　：（L×W×H）1981×762×229 　・　測定器　：ゲルマニューム半導体検出器（ｎ-型）

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現在使われている地雷探知方法

	金属探知器 　飛行機の搭乗手続きで使用されており、金属 には敏感に感じます。プラスチック地雷は金属 探知器での感知を困難にしています。 　地雷以外の金属にも敏感に感知し、その都度 地雷かどうかの確認作業をする故、捜索隊員は 緊張の連続です。捜索隊員にストレスがたまる 欠点もありますが広く使われています。 地中レーダ探知器 　地中に電磁波を発信し、目標物から反射する 電磁波を受信して地雷の形状と位置をリアルタ イムで観測できます。この探知器は水道管の故 障、道路の陥没、遺跡の調査等に使用されてい ます。 　地雷探査では地表面に圧力をかけられないた め、地面から数センチ離れて測定します。これ が地表面からの反射波を拾い感度を悪くする原 因になっています。 　石ころと地雷の判断がつき難いこと、地表に 近いところで反射波の雑音が大きく感度が悪く なる等課題が多く、改善が急がれています。 プロッダー：金属棒による接触式探知法 　金属探知器は浅い地中での金属を素早く見ら れますが石ころと地雷の区別がつきません。 　金属探知器で探知した金属が地雷であること を確認するために使用されます。接触式探知器 は、直径5ｍｍ、長さ40ｃｍの先の尖った金属 棒を地中に差し込み、接触物体の感触を人が指 先で判断する方法です。最も信頼性があり広く 使われています。 　この探査方法は地雷探知の信頼性は向上しま すが、人が直接地雷に接触するので危険な作業 となり、地雷除去プロジェクトの現場では多く の犠牲者を出しています。 地雷探知犬を用いた探知 　犬の臭覚を利用した探知は、風上約20メート ルでもTNT火薬の地雷を認識します。 　犬を直接危険な地雷埋設点に進入させるため 爆発による犬の犠牲が絶えなく、またカンボジ ア等の過酷な環境での地雷埋設国では犬の健康 状態及び犬の体力維持が困難であるといった問 題もありますが、正確な探知方法として重宝さ れています。
		地雷探知用金属探知器　　金属探知器の原理
		地中レーダの探知原理　　地中レーダ探知器で 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　検知された地雷と石
		プロッダーと呼ばれる金属棒を土中に差し込み、人の指の感覚で地雷を確認する熟練が必要で危険な作業です。
		地雷発掘現場では地雷探知犬の活躍は不可欠です。人の都合で撒き散らした地雷を犬頼りのセンシングが現実です。

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中性子による地雷探知センサー

中性子は地雷そのものを感知する 　中性子は病院で検査を受けるX線では感知できない水素や窒素等の軽い元素と良く反応 します。又中性子は、電荷を持っていないため物質の奥深くまで透過する性質があります。 中性子に注目しているのは、中性子が地雷に詰められた火薬に含まれる窒素と強く反応す る特徴を持っていて、今日の実用化に近い技術で地雷そのものを感知する唯一のセンサー である故です。 　窒素は空気や植物、あるいは土の中に多く含まれていますが、地雷（火薬）に含まれる 窒素は桁違いに多く、この窒素に強い中性子ビームを照射することで窒素と中性子が原子 核反応{15N+ｎ→16N+γ}をして強いガンマ線γ(波長がおおよそ10pmよりも短い電磁波)が 放出されます。このガンマ線を測定することで地雷を直接感知し、火薬の種類と量を正確 に判定できます。 　中性子は地雷に含まれる火薬を直接感知できる現在考えられる中でもっとも有力な、そ して唯一のセンサーです。

中性子はどのようにしてできるか 　一般に中性子は原子炉や加速器あるいはアイソトープ等でつくられます。米軍により地 雷探知に加速器やアイソトープを使った例があります。一般に中性子発生装置はそれ自体 数トンと重く、高価で軍事用道路の開拓用の地雷探知には使われましたが、人道的な地雷 発掘現場では使われた例はありせん。 本プロジェクトで開発する中性子発生管は水素のアイソトープである重陽子を約200ｋeV に加速して重陽子ターゲットに照射する核融合反応（15N+ｎ→16N+γ）で放出する中性子 （2.45MeV）を減速して熱中性子にして地雷に対する検出感度を上げる方法がとられてい ます。 この中性子発生管の重量は約50ｋｇ、寸法は直径約200ｍｍ、長さ約1500ｍｍの筒状の先 端から強力な中性子を地面に向かって発射します。 地中20ｃｍ以内の深さに埋まった地雷を感知できます。 安全性の問題は 　本プロジェクトで開発する中性子発生管の特徴は法規で規制されているトリチュームを 使わず、重陽子のみで中性子を発生する、安全性に優れた中性子発生方式です。 重陽子反応により発生する中性子は比較的エネルギー（2.45MeV）が低く、地雷探知に効 率の良い熱中性子への減速が容易です。 　トリチュームを使わないため放射線の安全性は高く、中性子による土の放射化は自然放 射能よりも十分低いことが予測されています。 ロボットに搭載 　中性子発生管は密封型にすることで真空ポンプを排除し、小型で軽量化ができます。 　中性子源と放射線測定器をセットにし遠隔操作で制御し、地雷が確認された位置に印し を付け、地雷発掘ロボットを出動させ処理することになります。 中性子による窒素の高感度測定 　名古屋大学　井口教授による最近の研究では、地雷爆薬の構成元素、特に、爆薬中に豊 富（20％以上）に含まれる窒素と中性子の原子核反応で放出される特徴的な高エネルギー ガンマ線を高感度・高S／N比（信号対雑音比）で測定できる方法が考案されています。 　最新の測定技術と解析ソフトを投入することにより、地雷探知の様々な適用環境条件に 応じて、ニュートラルネットワーク用学習データベースを構築し、ガンマ線センサーで測 定されたスペクトルパターンから地雷の有無を高精度でかつ敏速に判定することができま す。

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地雷探知及び除去に必要な条件

地雷探知に求められる条件は厳しい自然環境の中で土や 薮に埋もれた地雷を正確に、早く安全に感知するセンサー と除去装置を搭載したロボットや飛行体の技術です。 　今日のセンサー技術では金属探知器や地中レーダで素早 く地雷らしき物を感知し、中性子プローブで、多くの地雷 らしきものから地雷を選び出し、ロボットを使って撤去す る方法が理想です。

正確な地雷探知 地雷探知は正確であることが第一条件で、検査したエリアは100％安全であることを保障 することが条件です。中性子プローブは、単独で高い地雷探知率（地雷を見落とさない割 合）と低い誤認率（地雷でないものを誤って地雷とみなす割合）の判定の優れており、現 状ではこれを両立できる唯一のセンサーであり、本プロジェクトでは、地雷の検知率： 100％を目指しています。 （地雷でない物を地雷とみなす誤認率は金属探知器の１／5） 地雷探知の敏速性 地雷探知は正確で、スピードが必要です。過酷な環境での人の作業では長い時間の緊張は 無理です。今日、現場で活躍している金属探知器と最近の技術革新の著しい地中レーダー を搭載した複合センサーで埋設場所を特定し、中性子プローブを用いて地雷を確認するこ とで地雷探知スピードは20倍以上に上がります。 地雷探知の安全性 中性子プローブを使用すると触針深針工程を省略でき、地雷探知の安全性は格段に向上し ます。中性子によるオペレーターに対する放射線の被爆は放射線遮蔽で防護し、又遠隔操 作機構によるモニター装置で保障されます。探査後の環境影響も無視できることが確認さ れています。 装置の堅牢性と長寿命性 中性子発生管は10万回の振動に耐える堅牢な装置として4000時間以上の寿命を確保できま す。ロボットは、現地（例えば、アフガニスタンやイラクなど）屋外の悪環境での正常動 作に耐え得る装置の開発が期待されています。 装置の軽量化と可搬性 港や空港から現場までの搬送、現場での移動、捜索現場の環境やロボットの搭載を考える と、各機器要素を1人の成人男性が担げる重量と大きさに収める必要があります。原則、 最高50ｋｇ以内の機器要素の組み合わせでシステムを構成し、現場組み立てを念頭にした 設計が必要です。 簡便なメンテナンス性 1日当たり8時間運転で、1週間単位の大気窒素液化装置からガンマ線センサーへの液体窒 素補給と、1ケ月毎に技術者により半日相当のシステム全体の保守点検で性能を維持でき る装置とします。

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