Desain Beam Shaping Assembly untuk Boron Neutron Capture Therapy dengan Siklotron 30 MeV Arus 1,5 mA Menggunakan Particle Heavy Ion Transport System

Francesca Putri, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T., IPU; Prof. Ir. Y. Sardjono

2023 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Metode Boron Neutron Capture Therapy memerlukan Beam Shaping Assembly untuk mendapatkan berkas neutron epitermal. Pada penelitian ini, dibuat desain BSA untuk fasilitas BNCT di Rumah Sakit Akademik Universitas Gadjah Mada untuk sumber proton berbasis siklotron energi 30 MeV dan arus 1,5 mA. Kualitas berkas yang dihasilkan harus memenuhi parameter rekomendasi dari International Atomic Energy Agency.  Desain BSA dibuat dan disimulasikan dengan Monte Carlo, simulasi yang dipilih adalah Particle Heavy Ion Transport System. Material yang digunakan pada BSA adalah 27Al untuk moderator, PbF2 untuk reflektor, 209Bi untuk perisai gamma, Ni 95% untuk aperture, lithiated polyethylene dan borated paraffin wax 45% untuk perisai neutron, kemudian LiF dan B4C untuk filter neutron. Desain penelitian menghasilkan fluks neutron epitermal sebesar 1,73 × 10^9 n/cm^2 s, laju dosis neutron cepat per fluks neutron epitermal sebesar 6,03 × 10^-16 Gy cm^2/n, perbandingan laju dosis gamma terhadap fluks neutron epitermal sebesar 1,22 × 10^-14 Gy cm^2/n, rasio antara fluks neutron termal dan neutron epitermal sebesar 0,046, dan  rasio antara arus neutron dan fluks neutron sebesar 0,96. Hasil tersebut sudah memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh IAEA. Dari parameter tersebut, desain penelitian ini berhasil mengurangi radiasi gamma dan neutron cepat pada berkas ke pasien dan memberikan berkas yang lebih konvergen. 

The Boron Neutron Capture Therapy method requires a Beam Shaping Assembly to obtain an epithermal neutron beam. In this study, a BSA design was made for the BNCT facility at the Academic Hospital of Gadjah Mada University for a cyclotron-based proton source with an energy of 30 MeV and a current of 1.5 mA. The quality of the resulting file must meet the recommendation parameters of the International Atomic Energy Agency. The BSA design was created and simulated using Monte Carlo, the chosen simulation was the Particle Heavy Ion Transport System. The materials used in BSA are 27Al for the moderator, PbF2 for the reflector, 209Bi for the gamma shield, 95% Ni for the aperture, lithiated polyethylene and 45% borated paraffin wax for the neutron shield, then LiF and B4C for the neutron filter. The research design resulted in an epithermal neutron flux of 1.73 × 10^9 n/cm^2 s, a fast neutron dose rate per epithermal neutron flux of 6.03 × 10^-16 Gy cm^2/n, a ratio of gamma dose rate to epithermal neutron flux of 1.22 × 10^-14 Gy cm^2/n, the ratio between the thermal neutron flux and the epithermal neutron flux is 0.046. The ratio between the neutron current and the neutron flux is 0.96. These results have met the requirements set by the IAEA. From these parameters, the design of this study succeeded in reducing gamma radiation and fast neutrons in the beam to the patient and providing a more convergent beam. 

Kata Kunci : BNCT, BSA, PHITS