PERANCANGAN REFLEKTOR DAN KOLIMATOR DENGAN SUMBER NEUTRON CALIFORNIUM-252 UNTUK FASILITAS BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY (BNCT) MENGGUNAKAN METODE SIMULASI MONTE CARLO N PARTICLE 5 (MCNP 5)

Muhammad Fakhrurreza, Prof. Yohanes Sardjono

2014 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Kanker merupakan penyebab utama kematian di seluruh dunia dengan jumlah 12,4 juta kematian pada tahun 2008. Hal ini mendorong perlunya dilakukan penelitian yang menghasilkan metode pengobatan kanker dengan biaya semurah mungkin. Metode pengobatan yang potensial untuk dikembangkan adalah BNCT. BNCT memerlukan sumber neutron dengan kriteria tertentu, salah satunya adalah Cf-252 yang dapat memancarkan neutron secara spontan sebesar 2,31434x1012 neutron/s.gram. Neutron yang dihasilkan oleh Cf-252 belum memenuhi syarat yang ditetapkan oleh International Atomic Energy Agency (IAEA), sehingga diperlukan reflektor dan kolimator dengan desain tertentu. Reflektor berfungsi sebagai penyearah berkas neutron. Kolimator berfungsi untuk mendapatkan fluks neutron epitermal yang optimum dengan radiasi pengotor (neutron termal, neutron cepat dan gamma) yang kecil. Dengan desain tersebut dilakukan simulasi menggunakan program MCNP5. Hasil desain dari simulasi yang dikakukan, didapatkan reflektor yang optimal menggunakan bahan BeO setebal 15 cm, moderator menggunakan bahan sulfur dengan kemiringan sudut kerucut sebesar 300 dan jari-jari 5 cm. Dari hasil perhitungan didapatkan keluaran neutron memiliki spesifikasi Φtermal sebesar 2,23189 x 109 neutron/s.cm2, Φepitermal sebesar 3,51548 x 109 neutron/s.cm2, dan Φcepat sebesar 4,82241 x 109 neutron/s.cm2. Untuk desain kolimator yang optimal yaitu dindingnya menggunakan BeO setebal 13 cm, moderator menggunakan air berat setebal 4 cm, filter neutron lambat menggunakan cadmium setebal 2 mm, dan filter gamma menggunakan bismut setebal 2 cm. Dari hasil perhitungan didapatkan keluaran neutron memiliki spesifikasi Φepitermal sebesar 2,4 x 109 neutron/cm2.s, J/ Φepitermal sebesar 0,71, Φtermal/ 􀀠Φepitermal sebesar 0,048, Df 􀀠/ 􀀠Φe pitermal sebesar 60 x 10-13 Gy.cm2/neutron, dan Dγ/Φepitermal sebesar 17.792 x 10-13 Gy.cm2/neutron. Hasil tersebut belum dapat memberikan fluks neutron yang sesuai dengan syarat IAEA.

Cancer is the leading cause of death worldwide by number of 12.4 million deaths in 2008. This prompted the need for research that results in cancer treatment method with the lowest possible cost. Potential treatment method to be developed is BNCT. BNCT requires a neutron source with a certain criteria, one of which is a Cf- 252 which can emit neutrons spontaneously by 2.31434 x 1012 neutron/s.gram. Neutrons produced by Cf-252 have not met the conditions set by the International Atomic Energy Agency (IAEA), so required reflectors and collimators with a particular design. Reflector serves as a rectifier neutron beam. Collimator is used to obtain the optimum epithermal neutron flux with small impurity radiation (thermal neutrons, fast neutrons and gamma). A simulation design performed using MCNP5 program. The design simulation results were optimal reflector obtained using BeO material 15 cm thick, a moderator using sulfur material with 300 cone angle slope and 5 cm radius. The calculation results obtained neutron output has 􀀠Φthermal specification of 2.23189 x 109 neutrons/s.cm2, 􀀠Φepithermal of 3.51548 x 109 neutrons/s.cm2, and Φfast of 4.82241 x 109 neutrons/s.cm2. Optimal collimator design uses walls with 13 cm thick BeO, heavy water moderator 4 cm thick, slow neutron filter with 2 mm thick cadmium, and bismuth filters with 2 cm thick gamma. From the calculation results obtained neutron output has Φepithermal specification of 2.4 x 109 neutron/cm2.s, J/Φepithermal by 0.71, Φthermal/Φepithermal at 0.048, Df/Φepithermal of 60 x 10-13 Gy.cm2/neutron, and Dγ/Φepithermal at 17.792 x 10-13 Gy.cm2/neutron. These results have not been able to provide the neutron flux in accordance with the requirements of the IAEA.

Kata Kunci : BNCT, MCNP5, desain reflektor, desain kolimator, Californium-252