Yunita Anggraini M0213102

POTENSI PRODUKSI MOLYBDENUM-99 (

PADA REAKTOR

SUBCRITICAL ASSEMBLY FOR MO-99 PRODUCTION (SAMOP)

TAHUN PELAJARAN 2016/2017

Yunita Anggraini1), Riyatun2), Azizul Khakim 3)
Mahasiswa Prodi Fiska, FMIPA Universitas Sebelas Maret
Dosen Prodi Fisika, FMIPA Universitas Sebelas Maret
3)
Bidang PRND, PPSTPIBN, Badan Pengawas Tenaga Nuklir, Jakarta
1)

2)

Alamat Korenspondensi:
nita@student.uns.ac.id
ABSTRAK
Penelitian dilakukan bertujuan untuk menganalisa produksi radioisotop Molybdenum-99

(99Mo) pada pada reaktor sistem Subcritical Assembly for Molybdenumm-99 Production
(SAMOP). Penelitian dilakukan menggunakan softwere Monte Carlo Nano Particle
eXtended Version (MCNPX) untuk mensimulasikan partikel dan menampilakan geometri
teras reaktor SAMOP. Geometri teras reaktor yang dimodelkan mengacu pada proyek
pengembangan SAMOP oleh BAPETEN. Bahan bakar uranil nitrat berupa larutan
campuran uranium dengan air dibuat dengan pengayaan tetap sebesar 19,75%. Ada 8
tabung dalam teras yang berisi bahan bakar. Pendingin reaktor terbuat dari air, reflektor
terbuat dari grafit, batang kendali terbuat dari boron karbida. Hasil dari penelitian ini
adalah: (1) koefisien reaktivitas (keff) dari variasi konsentrasi uranium yang diperoleh dari
proses running, (2) Produksi Mo-99 yang diperoleh dari burn-up (daya 600 watt) selama
5 hari, (3) aktivitas peluruhan Mo-99 dalam satuan 6-day Ci.
Kata kunci: sistem SAMOP, MCNPX, koefisien reaktivitas, aktivitas

ABSTRACT
The research was conducted to analyze the production of radioisotope Molybdenum-99
(99Mo) on the reactor of the Subcritical Assembly for Molybdenumm-99 Production
(SAMOP) system. The study was conducted using Monte Carlo Nano Particle eXtended
Version (MCNPX) softwere to simulate particles and display the geometry of the SAMOP
reactor core. The reactor core geometry modeled refers to the SAMOP development
project by BAPETEN. The uranium nitrate fuel is a solution of uranium mixture with water

prepared with a fixed enrichment of 19.75%. There are 8 tubes in the patio containing the
fuel. The reactor coolant is made of water, the reflector is made of graphite, the control
rod is made of boron carbide. The results of this study were: (1) reactivity coefficient (keff)
of uranium concentration variations obtained from running process, (2) Mo-99 production
obtained from burn-up (power 600 watts) for 5 days, (3) activity
Mo-99 decay in 6-day units Ci.
Keywords:

SAMOP

system,

MCNPX,

reactivity

coefficient,

activity


2

tidak membahayakan pasien namun

PENDAHULUAN
Keberhasilan

suatu

masih dapat dengan mudah dideteksi.

penyakit salah satunya ditentukan

Selain itu, Mo-99 maupun Tc-99

oleh keakuratan diagnosis. Atas dasar

tidak bersifat racun bagi tubuh serta

ini maka metode diagnostik harus


waktu paruhnya yang relatif singkat

selalu dikembangkan agar semakin

sehingga radiasinya cepat habis dan

akurat.

segera keluar tubuh melalui sekresi.

Salah

satu

terapi

pemanfaatan

teknologi nuklir untuk diagnostik

medis

adalah

radiofarmaka

menggunakan

sebagai

Ada dua cara yang dapat
digunakan untuk menghasilkan Mo-

perunut

99, yaitu dengan memilah hasil reaksi

(tracer). Dengan metode nuklir, dapat

fisi U-235 dan melalui reaksi aktivasi


ditampilkan organ dalam tubuh secara

neutron

real time 4 dimensi, penampakan 3

pertama, fisi U-235 menghasilkan

dimensi plus keadaan dinamisnya.

Mo-99 sekitar 6,1 % dari total produk

Radiofarmaka yang paling banyak

fisi,

digunakan untuk tracer adalah Tc-

dengan hasil fisi lainnya


99*. Nuklida ini merupakan hasil

mendapatkan Mo-99 cukup tinggi

peluruhan

dibanding dengan yang diperoleh

Mo-99.

Diperkirakan

nuklida

terbesar

Mo-98.

bila


Cara

dibandingkan
[1]

. Peluang

radiofarmaka Tc-99* digunakan lebih

menggunakan

dari 85% di semua klinik kedokteran

karena reaksi aktivasi Mo-98 hanya

nuklir

[2]


.

metode

aktivasi,

menghasilkan Mo-99 sekitar 1% saja.

Radionuklida Mo-99 sangat

Namun, cara pertama hanya bisa

ideal digunakan sebagai tracer. Mo-

dilaksanakan menggunakan reaktor

99 mempunyai waktu paruh 66 jam.

nuklir sedangkan cara ke dua dapat


Anak luruh yang dihasilkan sebanyak

dilakukan dengan sederhana.

87,5% metastabil Tc-99* dan 12,5%

Saat ini ketersediaan Mo-99 di

isotop Tc-99 stabil. Isotop Tc-99*

pasar

merupakan nukilda pemancar gamma

kekurangan stock sehingga harganya

dengan aktivitas rendah, yakni 140

meningkat . Hal ini dikarenakan


KeV, dengan waktu paruh 6 jam.

beberapa reactor penghasil utama

Dengan energi serendah ini praktis

sedang

internasional

sedang

[2]

dalam

keadaan

tidak

3

beroperasi

akibat

dari

kebijakan

BAPETEN.

Dengan

melakukan

tersebut

variasi konsentrasi uranium guna

biasanya dioperasikan dengan tingkat

mendaptkan nilai keff yang subkritis

pengayaan U-235 di atas 20%. IAEA

sama dengan 0,99 dan mendapatkan

menyaratkan

nilai keff sebelum dan sesudah batang

IAEA.

Reaktor

nuklir

batas

maksimum

kendali disisipkan. Ketetapan nilai

pengayaan

adalah

20%.

Dengan

demikian

reactor

harus

diubah

keff

disainnya

agar

dengan

ketetapan

sesuai

sebesar

0,99

nilai

pengembangan

keputusan IAEA. .

berdasarkan

pada

proyek

SAMOP

oleh

BAPETEN.

Produksi

menjadi negara penghasil Mo-99. Di

diperoleh

setelah

Pusat

perhitungan burn-up dan dianalisis

Indonesia sangat berpotensi

Sains

dan

Akselerator

Teknologi

(PSTA)

BATAN

Yogyakarta sudah tersedia system
SAMOP. Selama ini SAMOP tidak
pernah dimanfaatkan. Pada awalnya,
SAMOP digunakan untuk pendidikan
dan pelatihan sebelum reactor Kartini
dibuat.

Dengan demikian, sangat

menguntungkan bila fasilitas ini bisa
digunakan untuk memproduksi Mo99 karena tidak memerlukan investasi
apapun

[3]

.

Penelitian dilakukan dengan
mensimulasikan

geometri

reaktor

dan

SAMOP

perhitungan

teras

melakukan

nuklir menggunakan

software Monte Carlo N Particle
eXtended (MCNP-X). Desain teras
reaktor

mengacu

pengembangan

pada
SAMOP

proyek
oleh

nilai aktivitasnya.

Mo-99
melakukan

4

METODE PENELITIAN
Metode

yang

digunakan

dalam

penelitian adalah metode simulasi
Reaktor

SAMOP

menggunakan

software MCNPX. Parameter reaktor
dibuar

dengan

geometri

mengacu

proyek

pada

pengembangan
(a)

SAMOP oleh P2STPIBN BAPETEN

(b)

Gambar 1. Geometri SAMOP

yang ditunjukkan oleh tabel 1.

(a) Bidang XZ; (b) Bidang XY

Tabel 1. Parameter AHR

Berdasarkan gambar 1, sel berwarna
merah

adalah

bahan

bakar,

sel

berwarna biru tua adalah batang
kendali, sel berwarna kuning adalah
reflektor, sel berwarna biru muda
adalah udara, sel berwarna hijau
adalah air sebagai pendingin, dan sel
berwarna hijau adalah void.
Tahap

adalah

adalah

variasi konsentrasi larutan uranil

geometri reaktor, input

nitrat sehingga diperoleh kondisi

Tahap
pembuatan

selanjutnya

pertama

Reaktor

subkritis namun dengan hasil Mo-99

SAMOP hanya dimodelkan pada

yang paling optimal. Akan ditentukan

bagian

terasnya

konsentrasi mana yang sebaiknya

bagian

penunjang

penyususnan

material.

saja

sedangkan
sistem

dipakai dalam proses burn-up dengan

pompa sirkulasi pendingin dan kaki

mengacu pada keff yang dihasilkan

penyangga tidak dimodelkan seperti

sebesar 0,99. Kemudian dilakukan

yang ditunjukkan oleh gambar 1.

perhitungan burn-up produksi Mo-99

seperti

selama 5 hari dan juga dihitung
peluruhan Mo-99 selama 6 hari.

5

2. Produksi 99Mo dari hasil Burn
Up
Dari hasil proses burn-up

HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Nilai

dari Variasi

Konsentrasi larutan Uranil
Nitrat
Variasi

konsentrasi

diperolehkan aktivitas mo-99 yang

dipilih

daripada variasi pengayaan karena
proses pengayaan yang susah yaitu

dihasilkan dari reaktor subkritis untuk
sistem

SAMOP.

Seperti

yang

ditunjukkan oleh gambar 2.

dalam hal pemisahan U-235 dari
komponen

isotop

lain

penyusun

bahan bakar. Sedangkan pada variasi
konsentrasi

hanya

menambahkan

larutan

komposisi

bahan

bakar.

perlu
dalam
Pada

konsentrasi 300 grU/cm3 dihasilkan
keff =0,99.
Gambar 2. Grafik perbandingan
aktivitas Mo-99 dengan pertambahan
hari
Seandainya

produksi

Mo-99

terjadi tanpa adanya peluruhan, maka
jumlah atom Mo-99 yang dihasilan
juga

akan

semakin

meningkat.

Namun pada kenyataanya proses
produksi

Mo-99

diiringi

oleh

peristiwa peluruhan. Sehingga ketika
inti Mo-99 yang diproduksi sama
dengan besar inti yang meluruh maka
akan diperoleh jumlah yang tersisa
besarnya

konstant

waktunya

bertambah.

meskipun
Kondisi

tersebut dinamakan dengan kondisi

6

kesetimbangan.

Namun

pada

penelitian yang telah dilakukan waktu

maka

diperoleh

aktivitas

Mo-99

sebesar 4,86 6-day Ci.

burn-up hanya dibatasi selama 5 hari
pada

sistem

SAMOP.

Sehingga

SIMPULAN DAN SARAN
Pada konsentrasi 300 grU/cm3

dianggap hari ke 5 adalah waktu
optimum untuk mengekstrak Mo-99.

nilai keff yang dihasilkan 0,99. Setelah
dilakukan proses Burn-up selama 5

3. Peluruhan 99Mo

hari
Setelah Mo-99 diekstrak pada

pada

reaktor

menghasilkan jumlah inti

SAMOP
yang

ativitas 22 Ci maka akan meluruh
secara eksponensial yang ditunjukkan

semakin meningkat setiap harinya.
SAktivitas Mo-99 setelah diekstrak

pada gambar 3.

selama 6 hari sebesar 4,86 6-day Ci
DAFTAR PUSTAKA
[1] IAEA. (2006). Homogeniuous
aquaeous
solution
nuclear
reactor for the production of
mo-99 and other short lived
radioisotop.
IAEA TECDO
Report
1601.
September,
Vienna, Austria.
[2]
Gambar 3. Grafik peluruhan Mo-99
Dengan

adanya

grafik

peluruhan tersebut dimaksudkan agar
dapat memperkirakan aktivitas Mo99 pada hari tertentu setelah diekstrak
pada

sistem

SAMOP.

Dimana

diketahui bahwa Mo-99 mempunyai
waktu paruh 65,94 jam atau setara
dengan 2,7 hari. Sehingga dengan
menggunakan persamaan peluruhan

Prabudi, C., Widiharto, A.,
Sihana.
(2013).
Pengaruh
tetinggian larutan bahan bakar
pada
kekritisan
aquaeous
homogeneous
reactor.
TEKNOFISIKA, Vol.2(2) Edisi
Mei.

[3] Setiadipura, T., Saragi, E. (2007).
Neutronic aspect of subcritical
sssembly for mo-99 production
(samop) reactor. Computational
Division PPIN-BATAN, 23-26.
[4] Syarip, Sutondo, T., Sarjono, Y.
(2006). Aspek safeguard dan
proteksi fasilitas perangkat
subkritis SAMOP. Seminar
Keselamatan Nuklir, 14123258.