BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Kanker adalah penyakit akibat pertumbuhan yang tidak normal dari sel-sel jaringan tubuh yang berubah menjadi sel kanker. Sel-sel kanker ini dapat menyebar ke bagian tubuh lainnya sehingga dapat menyebabkan kematian. Kanker merupakan salah satu penyakit yang menjadi masalah kesehatan masyarakat di dunia maupun di Indonesia. Menurut data International Agency for Research on Cancer (IARC) tahun 2012, diperkirakan ada 14,1 juta kasus kanker di seluruh dunia pada tahun 2012 dan 8,2 juta diantaranya meninggal dunia. Jumlah ini diperkirakan akan meningkat menjadi 24 juta pada tahun 2035. Di Indonesia terdapat 299.700 jiwa terkena penyakit kanker dengan angka kematian 194.500 jiwa (Ferlay et al, 2012). Menurut penelitian Oeminati et al. (2011) dari Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan, menunjukkan bahwa ada 5 provinsi yang prevalensi kankernya melebihi prevalensi kanker nasional (>5.03%), yaitu Provinsi DIY sebesar 9.66%, Jawa Tengah sebesar 8.06%, DKI Jakarta sebesar 7.44%, Banten sebesar 6.35%, dan Sulawesi Utara sebesar 5.76%. Fakta-fakta ini menunjukkan bahwa pengobatan terhadap kanker sangat diperlukan. Ada beberapa macam pengobatan untuk menyembuhkan penyakit ini. Pengobatan tersebut pada umumnya dibagi menjadi tiga bagian: pembedahan, radioterapi, dan terapi sistemik (Anonim A, 2013). Radioterapi adalah pengobatan kanker pada umumnya yang menggunakan radiasi dosis tinggi untuk menghancurkan sel-sel kanker dan menyusutkan tumor. Sinar-X, sinar-, dan partikel bermuatan adalah jenis radiasi yang digunakan untuk pengobatan kanker. Radiasi ini digunakan dalam tingkat energi yang tinggi, sehingga dapat menyebabkan ionisasi dalam sel-sel normal di sekitarnya. Selain itu, 1
berkas yang dihasilkan dari jenis radiasi tersebut ternyata kurang efektif karena memiliki Linear Energi Transfer (LET) rendah (53 kev m -1 atau kurang). Teknik radioterapi kanker lainnya yang sedang dalam tahap penelitian dan pengembangan adalah Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Prinsip fisika dari teknik BNCT ini berdasarkan pada reaksi nuklir yang terjadi ketika Boron stabil ( 10 B) diiradiasi dengan menggunakan neutron dengan energi rendah (neutron termal). 10 B memiliki tampang lintang interaksi dengan neutron termal yang tinggi. Reaksi ini menghasilkan partikel α dan 7 Li. Jangkau partikel α di dalam jaringan sangat pendek sehingga dosis yang diterima oleh jaringan tumor maksimal sedangkan jaringan normal disekitar tumor menerima dosis minimal. Ada dua jenis neutron yang dapat digunakan sebagai sumber neutron dalam BNCT yaitu neutron termal dan neutron epitermal. Neutron termal memiliki energi 1 mev 1 ev dengan suhu 20 o C dan biasanya digunakan untuk terapi kanker yang terletak di permukaan kulit (Superficial). Neutron epitermal memiliki energi 1 kev 10 kev dan digunakan untuk area yang lebih dalam (8 10 cm), karena akan termoderasi oleh jaringan tubuh (terutama yang memiliki kandungan air yang banyak) sehingga akan mencapai sel kanker dalam bentuk neutron termal. Neutron termal memiliki daya tembus yang lebih rendah dibandingkan dengan neutron epitermal (Sauerwein dan Moss, 2009). BNCT sendiri memiliki keunggulan antara lain mematikan sel kanker dan meminimalkan resiko kerusakan sel sehat, daya ionisasi sangat tinggi dan radiasinya nyaris tak berbekas, 10 B terlokalisasi hanya di sel kanker, dan tingkat toksisitasnya sangat rendah (Sardjono, 2013). Sumber neutron pada fasilitas BNCT bisa diperoleh dari Californium-252, Akselerator, Compact Neutron Generator (CNG), dan Reaktor Nuklir (Wolfgang et al, 2012). Akselerator sendiri terdiri dari beberapa tipe yaitu Sealed Tubes, Electrostatic Accelerators, Cyclotrons dan Linear Accelerators (LINAC). Dari ke empat tipe akselerator tersebut LINAC merupakan solusi yang sangat baik untuk pengiriman aliran berkas pada energi dari beberapa MeV. Terdapat beberapa jenis 2
LINAC yaitu, Radiofrequency Quadruple (RFQ) LINAC dan Drift-tube (D-T) LINAC dan keduanya juga bisa dikombinasi (Watterson, 2000). Di Jepang, telah dikembangkan LINAC untuk BNCT yang dapat memenuhi kebutuhan pelayanan medis di rumah sakit mengingat penggunaan reaktor yang kurang praktis. Jenis akselerator yang dikembangkan di Jepang untuk BNCT adalah kombinasi Radiofrequency Quadruple (RFQ) LINAC dan Drift-tube (D-T) LINAC yang bekerja pada daya 80 kw. Akselerator memiliki keunggulan lainnya yaitu akselerator dapat mudah dimatikan bila neutron tidak lagi diperlukan sementara reaktor memiliki persediaan permanen besar bahan radioaktif, biaya modal suatu sistem akselerator BNCT juga jauh lebih rendah daripada sistem reaktor, akselerator telah menjadi fitur yang menonjol dari departemen radioterapi di rumah sakit selama bertahun-tahun oleh sebab itu dokter memiliki pengalaman serupa dalam mengoperasikan perangkat untuk iradiasi pasien dan spektrum energi neutron dari reaksi nuklir tertentu jauh "lebih lunak" (kurang energik) daripada yang berasal dari fisi, sehingga lebih mudah untuk menghasilkan spektrum neutron epitermal "ideal" yang diperlukan untuk mengobati tumor (Kreiner, 2012). Secara singkat, akselerator pada BNCT menghasilkan energi proton yang kemudian ditembakkan ke target unsur material (Li atau Be) untuk menghasilkan neutron. Penelitian ini merupakan upaya untuk merancang suatu sistem reflektormoderator agar bisa digunakan untuk keperluan pengobatan medis. Sistem reflektor-moderator yang ideal adalah sistem yang bisa menghasilkan keluaran fluks neutron yang sesuai dengan ketentuan persyaratan IAEA. Sebelum sistem ini benar-benar dibuat, dibutuhkan penelitian untuk membuat sebuah rencana rancangan terlebih dahulu. Penelitian ini tidak dapat dilakukan secara langsung melalui pengukuran tetapi melalui simulasi yang bertujuan untuk efisiensi biaya dan menekan resiko kecelakaan radiasi saat pengukuran langsung. Dalam membuat konsep desain sistem reflektor-moderator diperlukan metode simulasi dengan komputasi numerik yang dapat menghitung interaksi partikel dengan materi. 3
MCNP5 adalah salah satu metode komputasi numerik yang dapat digunakan untuk menghitung interaksi partikel dengan materi. Penelitian ini diharapkan mampu menjadi solusi terhadap masalah yang dipaparkan diatas dalam memperoleh perancangan sistem refleksi-moderator LINAC untuk BNCT yang keluaran fluks neutronnya sesuai dengan ketentuan IAEA. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang ingin diselesaikan dalam penelitian ini adalah bagaimana desain sistem reflektor-moderator pada LINAC sebagai sumber neutron untuk BNCT agar keluaran fluks neutron sesuai dengan ketentuan IAEA menggunakan simulasi MCNP versi 5. 1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sistem reflektor-moderator pada LINAC sebagai sumber neutron untuk keperluan penelitian BNCT yang optimal sehingga keluaran melalui sistem reflektor-moderator memenuhi persyaratan yang telah ditentukan oleh IAEA dengan menggunakan MCNP versi 5. 1.3.2 Tujuan Khusus 1. Merancang bagian-bagian sistem reflektor-moderator yaitu moderator, reflektor, filter, perisai sinar gamma, dan kolimator. 2. Menganalisis pengaruh bahan material dan ketebalannya terhadap fluks neutron yang dihasilkan. 3. Memperoleh fluks neutron yang sesuai dengan standar IAEA. 4
1.4 Batasan Masalah Pada penelitian ini masalah dibatasi pada : 1. LINAC sebagai sumber proton yang akan ditembakkan ke target untuk menghasilkan neutron. 2. Berillium diasumsikan sebagai sistem target. 3. Diasumsikan energi proton 8 MeV dan arus proton 10 ma. 4. LINAC diasumsikan bekerja pada daya 80 kw. 5. Diasumsikan produksi neutron di sumber 1,25 x 10 13 n/s.ma. 6. Energi neutron yang dihasilkan diasumsikan 2,37 MeV. 7. Optimasi dilakukan dengan memvariasikan bahan material serta variasi ukuran ketebalan sistem reflektor-moderator. 8. Penyelesaian permasalahan dilakukan melalui simulasi menggunakan software Monte Carlo N-Particle 5. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui material dan dimensi bagian penyusun sistem reflektormoderator pada LINAC BNCT untuk menghasilkan keluaran neutron yang optimal sehingga bisa bermanfaat dalam perencanaan pengobatan kanker dengan BNCT. 2. Menjadi referensi untuk penelitian lebih lanjut mengenai BNCT. 5