PEMODELAN KOLIMATOR DI RADIAL BEAM PORT REAKTOR KARTINI UNTUK BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY

Abstract

Salah satu metode terapi kanker adalah Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). BNCT memanfaatkan tangkapan neutron oleh ¹⁰B yang terendapkan pada sel kanker. Keunggulan BNCT dibandingkan dengan terapi radiasi lainnya adalah tingkat selektivitas yang tinggi karena tingkatannya adalah sel. Pada penelitian ini dilakukan pemodelan kolimator di radial beamport reaktor Kartini sebagai dasar pemilihan material dan manufature kolimator sebagai sumber neutron untuk BNCT. Pemodelan ini dilakukan dengan simulasi menggunakan perangkat lunak Monte Carlo N-Particle versi 5 (MCNP 5). MCNP 5 adalah suatu paket program untuk memodelkan sekaligus menghitung masalah transpor partikel dengan mengikuti sejarah hidup neutron semenjak lahir, bertranspor pada bahan hingga akhirnya hilang karena mengalami reaksi penyerapan atau keluar dari sistem. Pemodelan ini menggunakan variasi material dan ukurannya agar menghasilkan nilai dari tiap parameter-parameter yang sesuai dengan rekomendasi I International Atomic Energy Agency (IAEA) untuk BNCT, yaitu fluks neutron epitermal (Фepi) > 9 n.cm^-2.s^-1, rasio antara laju dosis neutron cepat dan fluks neutron epitermal (Ḋf/Фepi) < 2,0 x 10^-13 Gy.cm².n^-1, rasio antara laju dosis gamma dan fluks neutron epitermal (Ḋγ/Фepi) < 2,0 x 10^-13 Gy.cm².n^-1, rasio antara fluks neutron termal dan epithermal (Фth/Фepi) < 0,05 dan rasio antara arus dan fluks neutron epitermal (J/Фepi) > 0,7. Berdasarkan hasil optimasi dari pemodelan ini, material dan ukuran penyusun kolimator yang didapatkan yaitu 0,75 cm Ni sebagai dinding kolimator, 22 cm Al sebagai moderator dan 4,5 cm Bi sebagai perisai gamma. Keluaran berkas radiasi yang dihasilkan dari pemodelan kolimator radial beamport yaitu Фepi = 5,25 x 10⁶ n.cm-2s-1, Ḋf/Фepi =1,17 x 10^-13 Gy.cm².n^-1, Ḋγ/Фepi = 1,70 x 10^-12 Gy.cm².n^-1, Фth/Фepi = 1,51 dan J/Фepi = 0,731. Berdasarkan penelitian ini, hasil optimasi 5 parameter sebagai persyaratan kolimator untuk BNCT yang keluar dari radial beam port tidak sepenuhnya memenuhi kriteria yang direkomendasikan oleh IAEA sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar tercapainya persyaratan IAEA.

Kata kunci: BNCT, radial beamport, MCNP 5, kolimator

One of the cancer therapy methods is BNCT (Boron Neutron Capture Therapy). BNCT utilizes neutron nature by ¹⁰B deposited on cancer cells. The superiority of BNCT compared to the rradiation therapy is the high level of selectivity since its level is within cell. This study was carried out on collimator modelling in radial beam port of reactor Kartini for BNCT. The modelling was conducted by simulation using software of Monte CarloN-Particle version5 (MCNP 5). MCNP5 is a package of the programs for both simulating and calculating the problem of particle transport by following the life cycle of a neutron since its birth from fission reaction, transport on materials, until eventually lost due to the absorption reaction or out from the system. The collimator modelling used materials which varied in size in order to generate the value of each of the parameters in accordance with the recommendation of the IAEA, the epithermal neutron flux (Фepi) > 1.0 x 10⁹n.cm^-2s^-1, the ratio between the neutron dose rate fast and epithermal neutron flux (Ḋf/Фepi) < 2.0 x10^-13 Gy.cm².n^-1, the ratio of gamma dose rate and epithermal neutron flux (Ḋγ/Фepi) < 2.0 x10^-13 Gy.cm².n^-1, the ratio between the thermal and epithermal neutron flux (Фth/Фepi) < 0.05 and the ratio between the current and flux of the epithermal neutron (J/Фepi) > 0.7. Based on the results of the optimization of the modeling, the materials and sizes of the collimator construction obtained were 0.75 cm Ni as collimator wall, 22 cm Al as a moderator and 4.5 cm Bi as a gamma shield. The outputs of the radiation beam generated from collimator modeling of the radial beam port were Фepi = 5.25 x 10⁶ n.cm^-2.s^-1, Ḋf/Фepi = 1.17 x 10^-13 Gy.cm².n^-1, Ḋγ/Фepi = 1.70 x 10^-12 Gy.cm².n^-1, Фth/Фepi = 1.51 and J/Фepi = 0.731. Based on this study, the results of the beam radiation coming out of the radial beam port did not fully meet the criteria recommended by the IAEA so need to continue this study to get the criteria of IAEA.

Keywords: BNCT, radial beamport, MCNP 5, collimator