bab i pendahuluan

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
(10B) diiradiasi dengan menggunakan neutron dengan energi rendah (neutron
termal). 10B memiliki tampang lintang interaksi dengan neutron termal yang tinggi.
Reaksi ini menghasilkan partikel 𝛼 dan 7Li. 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 20oC 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 1013 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