Een metaaldetector vindt geen metaalvrije landmijnen. Een nieuw apparaat van het IRI spoort deze wel op, maar heeft alleen nog moeite met het vinden van de allerkleinste mijnen.
Delen
br />
Hoeveel doden en gewonden er elk jaar weer vallen door landmijnen is niet bekend. Ook niet hoe veel mijnen er op de wereld liggen. Tussen de zestig en honderd miljoen verdeeld over zestig tot zeventig landen is de beste schatting. Zeker is wel dat er nog steeds elk jaar meer mijnen bijkomen dan er worden opgespoord.
Een mijn maken (een koektrommel of een sigarendoosje met daarin springstof en een ontstekingsmechanisme is soms al genoeg) of leggen is geen probleem, bovendien ben je er voor een paar euro mee klaar. Een mijn opsporen is een ander verhaal. Zeker in gebieden waar veel vegetatie is. Een persoon heeft dan een dag nodig om vijfentwintig vierkante meter mijnvrij te maken.
Om zo’n schoonmaakactie te versnellen werken onderzoekers bij de sectie stralingstechnologie van het IRI (het Interfacultair Reactor Instituut) aan een nieuwe ontmijningsmethode. Ze doen dit in het kader van het Nationaal Technologieproject, een samenwerkingsproject met het ministerie van Defensie waarvoor de TU 314.000 euro ontving. ,,Het ontmijnprogramma geldt voor burgerdoelen en is complementair aan de vredestaken waar ons leger zich mee bezighoudt”, vertelt prof.dr.ir. Carel van Eijk, van de afdeling stralingstechnologie van het IRI. ,,De methoden worden niet gebruikt om in militair verband mijnen op te sporen. Als alles goed gaat zal Iaea, een organisatie van de Verenigde Naties die erop toeziet dat stralingsapparatuur vreedzaam wordt gebruikt, ons apparaat kopen.”
Maar zo ver is het nog niet. Cor Datema, postdoc bij dezelfde sectie van het IRI, maakte onlangs een prototype van zijn eerste Dunblad (Delft University Neutron Backscattering Landmine Detector) die zowel plastic als metalen mijnen opspoort. Afgelopen vrijdag testte hij zijn machine op het terrein van het IRI.
Verwonden
Datema was zeer tevreden met de test, maar geeft toe dat hij er nog lang niet is. ,,De grote mijnen, bedoeld om tanks op te blazen, wist Dunblad wel te vinden. Op verschillende diepten; overal had het apparaat een honderd procent score. Alleen het kleine anti-persoonsmijntje, om mensen te verwonden of doden, wist de detector niet te vinden.”
Zo vreemd is dat niet. Want de kleine mijnen hebben een diameter van zo’n zes centimeter en bevatten maar 74 gram springstof. Dunblad herkent plastic mijnen op basis van hun waterstofgehalte. Aangezien er in de bodem ook veel waterstof zit kan de detector moeilijk de verschillen in waterstofdichtheid registreren.
Plastic landmijnen zijn sinds de jaren zeventig in trek als reactie op de metaaldetector die metalenmijnen opspoort. Een mijn met een plastic omhulsel passeert een metaaldetector, met alle gevolgen vandien. Bovendien piept een metaaldetector bij elke spijker in de bodem.
Datema’s apparaat bestaat uit twee delen, de gewone metaaldetector en zijn nieuwe methode. Op het eerste gezicht lijkt de Dunblad op een vervelend apparaat uit de sportschool, met twee handvatten en een frame met aan beide kanten wat gewichten. De hele constructie maakte Laura van der Schoor voor haar afstudeeropdracht van industrieel ontwerpen. Het voldoet aan alle ergonomische eisen. Datema haakt het apparaat aan een draagstel zodat hij de ‘kop’ van het apparaat makkelijk heen en weer kan swingen net boven de grond, op een afstand van anderhalve meter voor zich.
Pingpongbal
De kop heeft zowel een neutronenbron en neutronendetector tegelijk. De neutronenbron schiet hoogenergetische neutronen, een ongeladen atoomdeeltje, de bodem in. Een bak met verzwaard water zorgt ervoor dat de meeste neutronen ook in de bodem verdwijnen en niet in de lucht. De neutronen botsen in de bodem op allerlei atomen. ,,Komt een neutron een klein atoom tegen, waterstof dus, dan zal de neutron gemiddeld de helft van zijn energie verliezen”, legt Datema uit. ,,Komt de neutron een groot atoom tegen, dan verliest hij veel minder energie. Vergelijk het met een voetbal en een pingpongbal. Als die botsen, stuitert de pingpongbal met nauwelijks verlies van vaart, energie dus, terug.”
De laagenergetische neutronen die na vele botsingen met waterstofatomen terugkomen, worden opgevangen door vier neutronendetectoren. Deze zijn gevuld met helium 3-gas; gas dat een neutron minder heeft dan normaal. De neutron gaat met het gas een reactie aan en dit geeft een ladingspulsje. Een versterker brengt dit pulsje over op de uitleeselektronica. Datema: ,,Nu heeft het kastje van de neutronendetector nog erg veel knoppen. Uiteindelijk komen er op het uitleesdoosje maar één knop of twee, net als die op de metaaldetector, die dom piept als hij een mijn in de bodem vindt.”
De detector meet de hoeveelheid waterstof die de bovenste laag van de bodem bevat. Zodra er een plastic mijn in de buurt is, gaat de telsnelheid van het aantal waterstofdeeltjes omhoog. In de praktijk blijkt het nog knap lastig. ,,De kleinste mijnen bevatten relatief weinig waterstof en de detector registreert vrijwel geen verschil in waterstof met de omgeving”, aldus Datema.
De neutronenbron en %detector zitten op een afstand van tien centimeter bij elkaar. Toch detecteert de detector weinig neutronen die direct van de bron komen. Dat komt omdat de detector alleen de laagenergetische deeltjes detecteert en de bron alleen hoogenergetische deeltjes uitzendt.
Volgens de Verenigde Naties is een mijnendetector pas goed als deze 99,6 procent van de mijnen weet te detecteren. Datema noemt het een moeilijk getal en niet alleen omdat zijn Dunblad zo’n score voor kleinere mijnen niet haalt. ,,Je hebt een realistisch mijnenveld nodig met duizenden mijnen om deze garantie te kunnen geven. En hoe weet je nu of je een mijn hebt gemist? Dat merk je alleen als die afgaat en dan is het te laat.”
Auto
Datema probeert de mijnen ook visueel in kaart te brengen, zelfs de kleinste. Computermodellen die hij daarvoor maakte geven goede resultaten. Buizen, ook weer gevuld met verlicht helium, vangen de teruggekaatste neutronen op en maken daar tezamen een beeld van. De vraag is of Datema de mijnen nog in kaart kan brengen voordat hij vertrekt naar Philips, in oktober. Het wachten is op de elektronica die de mijnen uiteindelijk in beeld moeten brengen. ,,Hopelijk ontvang ik deze maand het goede materiaal en kan ik nog net voor mijn vertrek aan de slag.”
Tot die tijd houdt hij zich ondermeer bezig met veiligheidstransporten. ,,Je mag niet zomaar met een neutronenbron in je auto het land doorkruisen om je detector in een andere bodemsoort te testen.” Met een vergunning wil Datema de Dunblad testen in Reek, waar het Genie Opleidingscentrum van de Landmacht zit. In Reek is een testterrein met verschillende grondsoorten en daardoor een andere waterstofsamenstelling.
Datema wil ook gebruik maken van de eigenschap dat een vochtige bodem de detector verstoort. ,,Ik ben bezig met een inverse detector, eentje die de relatief mindere dichtheid van waterstof registreert. Zoals het geval is bij een mijn in een erg vochtige bodem. Het voordeel hiervan is dat je gemakkelijker waterstof % door besproeiing % kan toevoegen.”
Hoe snel de detector van Datema werkelijk wordt ingezet, zal afhangen van de mensen in het veld. Hoe nuttig vinden ze de Dunblad, vindt de machine wel genoeg mijnen. Datema verwacht toch dat een voertuig met een Dunbladsysteem over een paar jaar in gebruik is in gevaarlijke gebieden. Maar of de wereld over tien jaar is verlost van de alle mijnen? ,,De hele wereld ontmijnen zit er niet in. Ik geloof dat met de huidige technieken, met een prikstok en een metaaldetector, het wel achthonderd jaar duurt om Kroatië te ontmijnen. Als we een kleine bijdrage leveren om dit te versnellen, is onze missie al geslaagd.”
Het wat en waar van landmijnen
Op 3 december 1997 ondertekenden 142 landen het Verdrag voor het Verbod op Landmijnen in Ottawa. Het verdrag stelt een verbod in op gebruik, opslag, vervaardiging en transfer van antipersoonsmijnen. Tot de landen met de grootste voorraden antipersoonsmijnen behoren de VS (11 miljoen mijnen), Rusland (60 tot 70 miljoen), China (110 miljoen), India (4 à 5 miljoen), Pakistan (6 miljoen). Dat zijn nou net de landen die het verdrag (nog) niet ondertekenden. De landen die wel ondertekenden moeten tegen 2004 hun voorraad antipersoonsmijnen hebben vernietigd en in 2009 volledig ontmijnd zijn. Maar welke methoden kunnen ze daarvoor gebruiken?
De prikstok en de metaaldetector zijn de bekendste manieren en tegelijkertijd de meest tijdrovende manieren om mijnen op te sporen. Met een prikstok steekt degene die mijnen opspoort om de twee centimeter, onder een hoek van dertig graden, een prikker in de grond. Op deze manier komt er geen druk op de bovenkant van de mijn en ontploft hij niet. Het nadeel van de metaaldetector is dat deze bij elk stukje metaal in de bodem piept en dat deze metaalvrije mijnen niet vindt .
Met een grondradar proberen onderzoekers van het Delftseonderzoeksinstituut Irctr (Research Center for Telecommunications-transmission and Radar) mijnen op te sporen. Hierbij wordt een elektromagnetische golf de grond ingestuurd en meet de ontvanger de reflectie. Volgens Datema, die een neutronendetector voor landmijnen ontwikkelde, is deze methode minder geschikt voor mijnen die net aan de oppervlakte van de bodem liggen. ,,Mijnen die uit vliegtuigen worden gestrooid spoor je er niet mee op”, aldus Datema. De neutronendetector is daar weer beter voor geschikt. Datema verwacht dat een combinatie van deze technieken en in een latere fase ook nog andere technieken (bijvoorbeeld de metaaldetector, infraroodcamera, akoestische sensoren, nucleaire quadrupool resonantie) een veel grotere kans heeft om een honderd procent score te halen. (IL)
Een metaaldetector vindt geen metaalvrije landmijnen. Een nieuw apparaat van het IRI spoort deze wel op, maar heeft alleen nog moeite met het vinden van de allerkleinste mijnen.
Hoeveel doden en gewonden er elk jaar weer vallen door landmijnen is niet bekend. Ook niet hoe veel mijnen er op de wereld liggen. Tussen de zestig en honderd miljoen verdeeld over zestig tot zeventig landen is de beste schatting. Zeker is wel dat er nog steeds elk jaar meer mijnen bijkomen dan er worden opgespoord.
Een mijn maken (een koektrommel of een sigarendoosje met daarin springstof en een ontstekingsmechanisme is soms al genoeg) of leggen is geen probleem, bovendien ben je er voor een paar euro mee klaar. Een mijn opsporen is een ander verhaal. Zeker in gebieden waar veel vegetatie is. Een persoon heeft dan een dag nodig om vijfentwintig vierkante meter mijnvrij te maken.
Om zo’n schoonmaakactie te versnellen werken onderzoekers bij de sectie stralingstechnologie van het IRI (het Interfacultair Reactor Instituut) aan een nieuwe ontmijningsmethode. Ze doen dit in het kader van het Nationaal Technologieproject, een samenwerkingsproject met het ministerie van Defensie waarvoor de TU 314.000 euro ontving. ,,Het ontmijnprogramma geldt voor burgerdoelen en is complementair aan de vredestaken waar ons leger zich mee bezighoudt”, vertelt prof.dr.ir. Carel van Eijk, van de afdeling stralingstechnologie van het IRI. ,,De methoden worden niet gebruikt om in militair verband mijnen op te sporen. Als alles goed gaat zal Iaea, een organisatie van de Verenigde Naties die erop toeziet dat stralingsapparatuur vreedzaam wordt gebruikt, ons apparaat kopen.”
Maar zo ver is het nog niet. Cor Datema, postdoc bij dezelfde sectie van het IRI, maakte onlangs een prototype van zijn eerste Dunblad (Delft University Neutron Backscattering Landmine Detector) die zowel plastic als metalen mijnen opspoort. Afgelopen vrijdag testte hij zijn machine op het terrein van het IRI.
Verwonden
Datema was zeer tevreden met de test, maar geeft toe dat hij er nog lang niet is. ,,De grote mijnen, bedoeld om tanks op te blazen, wist Dunblad wel te vinden. Op verschillende diepten; overal had het apparaat een honderd procent score. Alleen het kleine anti-persoonsmijntje, om mensen te verwonden of doden, wist de detector niet te vinden.”
Zo vreemd is dat niet. Want de kleine mijnen hebben een diameter van zo’n zes centimeter en bevatten maar 74 gram springstof. Dunblad herkent plastic mijnen op basis van hun waterstofgehalte. Aangezien er in de bodem ook veel waterstof zit kan de detector moeilijk de verschillen in waterstofdichtheid registreren.
Plastic landmijnen zijn sinds de jaren zeventig in trek als reactie op de metaaldetector die metalenmijnen opspoort. Een mijn met een plastic omhulsel passeert een metaaldetector, met alle gevolgen vandien. Bovendien piept een metaaldetector bij elke spijker in de bodem.
Datema’s apparaat bestaat uit twee delen, de gewone metaaldetector en zijn nieuwe methode. Op het eerste gezicht lijkt de Dunblad op een vervelend apparaat uit de sportschool, met twee handvatten en een frame met aan beide kanten wat gewichten. De hele constructie maakte Laura van der Schoor voor haar afstudeeropdracht van industrieel ontwerpen. Het voldoet aan alle ergonomische eisen. Datema haakt het apparaat aan een draagstel zodat hij de ‘kop’ van het apparaat makkelijk heen en weer kan swingen net boven de grond, op een afstand van anderhalve meter voor zich.
Pingpongbal
De kop heeft zowel een neutronenbron en neutronendetector tegelijk. De neutronenbron schiet hoogenergetische neutronen, een ongeladen atoomdeeltje, de bodem in. Een bak met verzwaard water zorgt ervoor dat de meeste neutronen ook in de bodem verdwijnen en niet in de lucht. De neutronen botsen in de bodem op allerlei atomen. ,,Komt een neutron een klein atoom tegen, waterstof dus, dan zal de neutron gemiddeld de helft van zijn energie verliezen”, legt Datema uit. ,,Komt de neutron een groot atoom tegen, dan verliest hij veel minder energie. Vergelijk het met een voetbal en een pingpongbal. Als die botsen, stuitert de pingpongbal met nauwelijks verlies van vaart, energie dus, terug.”
De laagenergetische neutronen die na vele botsingen met waterstofatomen terugkomen, worden opgevangen door vier neutronendetectoren. Deze zijn gevuld met helium 3-gas; gas dat een neutron minder heeft dan normaal. De neutron gaat met het gas een reactie aan en dit geeft een ladingspulsje. Een versterker brengt dit pulsje over op de uitleeselektronica. Datema: ,,Nu heeft het kastje van de neutronendetector nog erg veel knoppen. Uiteindelijk komen er op het uitleesdoosje maar één knop of twee, net als die op de metaaldetector, die dom piept als hij een mijn in de bodem vindt.”
De detector meet de hoeveelheid waterstof die de bovenste laag van de bodem bevat. Zodra er een plastic mijn in de buurt is, gaat de telsnelheid van het aantal waterstofdeeltjes omhoog. In de praktijk blijkt het nog knap lastig. ,,De kleinste mijnen bevatten relatief weinig waterstof en de detector registreert vrijwel geen verschil in waterstof met de omgeving”, aldus Datema.
De neutronenbron en %detector zitten op een afstand van tien centimeter bij elkaar. Toch detecteert de detector weinig neutronen die direct van de bron komen. Dat komt omdat de detector alleen de laagenergetische deeltjes detecteert en de bron alleen hoogenergetische deeltjes uitzendt.
Volgens de Verenigde Naties is een mijnendetector pas goed als deze 99,6 procent van de mijnen weet te detecteren. Datema noemt het een moeilijk getal en niet alleen omdat zijn Dunblad zo’n score voor kleinere mijnen niet haalt. ,,Je hebt een realistisch mijnenveld nodig met duizenden mijnen om deze garantie te kunnen geven. En hoe weet je nu of je een mijn hebt gemist? Dat merk je alleen als die afgaat en dan is het te laat.”
Auto
Datema probeert de mijnen ook visueel in kaart te brengen, zelfs de kleinste. Computermodellen die hij daarvoor maakte geven goede resultaten. Buizen, ook weer gevuld met verlicht helium, vangen de teruggekaatste neutronen op en maken daar tezamen een beeld van. De vraag is of Datema de mijnen nog in kaart kan brengen voordat hij vertrekt naar Philips, in oktober. Het wachten is op de elektronica die de mijnen uiteindelijk in beeld moeten brengen. ,,Hopelijk ontvang ik deze maand het goede materiaal en kan ik nog net voor mijn vertrek aan de slag.”
Tot die tijd houdt hij zich ondermeer bezig met veiligheidstransporten. ,,Je mag niet zomaar met een neutronenbron in je auto het land doorkruisen om je detector in een andere bodemsoort te testen.” Met een vergunning wil Datema de Dunblad testen in Reek, waar het Genie Opleidingscentrum van de Landmacht zit. In Reek is een testterrein met verschillende grondsoorten en daardoor een andere waterstofsamenstelling.
Datema wil ook gebruik maken van de eigenschap dat een vochtige bodem de detector verstoort. ,,Ik ben bezig met een inverse detector, eentje die de relatief mindere dichtheid van waterstof registreert. Zoals het geval is bij een mijn in een erg vochtige bodem. Het voordeel hiervan is dat je gemakkelijker waterstof % door besproeiing % kan toevoegen.”
Hoe snel de detector van Datema werkelijk wordt ingezet, zal afhangen van de mensen in het veld. Hoe nuttig vinden ze de Dunblad, vindt de machine wel genoeg mijnen. Datema verwacht toch dat een voertuig met een Dunbladsysteem over een paar jaar in gebruik is in gevaarlijke gebieden. Maar of de wereld over tien jaar is verlost van de alle mijnen? ,,De hele wereld ontmijnen zit er niet in. Ik geloof dat met de huidige technieken, met een prikstok en een metaaldetector, het wel achthonderd jaar duurt om Kroatië te ontmijnen. Als we een kleine bijdrage leveren om dit te versnellen, is onze missie al geslaagd.”
Het wat en waar van landmijnen
Op 3 december 1997 ondertekenden 142 landen het Verdrag voor het Verbod op Landmijnen in Ottawa. Het verdrag stelt een verbod in op gebruik, opslag, vervaardiging en transfer van antipersoonsmijnen. Tot de landen met de grootste voorraden antipersoonsmijnen behoren de VS (11 miljoen mijnen), Rusland (60 tot 70 miljoen), China (110 miljoen), India (4 à 5 miljoen), Pakistan (6 miljoen). Dat zijn nou net de landen die het verdrag (nog) niet ondertekenden. De landen die wel ondertekenden moeten tegen 2004 hun voorraad antipersoonsmijnen hebben vernietigd en in 2009 volledig ontmijnd zijn. Maar welke methoden kunnen ze daarvoor gebruiken?
De prikstok en de metaaldetector zijn de bekendste manieren en tegelijkertijd de meest tijdrovende manieren om mijnen op te sporen. Met een prikstok steekt degene die mijnen opspoort om de twee centimeter, onder een hoek van dertig graden, een prikker in de grond. Op deze manier komt er geen druk op de bovenkant van de mijn en ontploft hij niet. Het nadeel van de metaaldetector is dat deze bij elk stukje metaal in de bodem piept en dat deze metaalvrije mijnen niet vindt .
Met een grondradar proberen onderzoekers van het Delftseonderzoeksinstituut Irctr (Research Center for Telecommunications-transmission and Radar) mijnen op te sporen. Hierbij wordt een elektromagnetische golf de grond ingestuurd en meet de ontvanger de reflectie. Volgens Datema, die een neutronendetector voor landmijnen ontwikkelde, is deze methode minder geschikt voor mijnen die net aan de oppervlakte van de bodem liggen. ,,Mijnen die uit vliegtuigen worden gestrooid spoor je er niet mee op”, aldus Datema. De neutronendetector is daar weer beter voor geschikt. Datema verwacht dat een combinatie van deze technieken en in een latere fase ook nog andere technieken (bijvoorbeeld de metaaldetector, infraroodcamera, akoestische sensoren, nucleaire quadrupool resonantie) een veel grotere kans heeft om een honderd procent score te halen. (IL)
Comments are closed.