670503782.doc 419.90KB 2015-10-12 00:18:06
PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
Optimasi Material Kolimator Berbasis Paket Program MCNPX
dengan Sumber Compact Neutron Generator pada Aplikasi Boron
Neutron Capture Therapy
BIDANG KEGIATAN:
PKM KARSA CIPTA (KC)
Diusulkan oleh:
1. Suparminingsih
2. Winda Kusuma Dewi
3. Rosilatul Zailani
(4211412039/2012)
(4211412039/2012)
(4211412045/2012)
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
SEMARANG
2015
1
PENGESAHAN PROPOSAL PKM-KC
1. Judul Kegiatan : Optimasi Material Kolimator Berbasis Paket Program
MCNPX dengan Sumber Compact Neutron Generator
pada Aplikasi Boron Neutron Capture Therapy
2. Bidang Kegiatan
: PKM-KC
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: Suparminingsih
b. NIM
: 4211412039
c. Jurusan
: Fisika
d. Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Negeri Semarang
e. Alamat Rumah dan No. Telp/Hp : 085640492398
f. Alamat Email
: suparminingsih94@gmail.com
4. Anggota Pelaksana Kegiatan
: 3 orang
5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
:
b. NIDN
:
c. Alamat Rumah dan No.Telp/Hp :
6. Biaya Kegiatan Total
a. Dikti
: Rp. 4.300.000,b. Sumber Lain
:7. Jangka Waktu Pelaksanaan
: 3 bulan
Semarang, Juni 2015
Menyetujui
Ketua Jurusan Fisika
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Dr. Khumaedi, M.Si.)
(Suparminingsih)
NIP. 196306101989011002
NIM. 4211412039
Pembantu Rektor Bidang Kemahasiswaan
DosenPendamping
(Prof.Dr.Masrukhi,M.Pd)
(
NIP. 196205081988031002
NIDN.
)
2
DAFTAR ISI
Halaman Sampul………………………………………………….......
Lembar Pengesahan ............................................................................
Daftar Isi & Daftar Gambar ................................................................
Ringkasan............................................................................................
i
ii
iii
iv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................ .
1.2 Tujuan ………………..................................................................
1.3 Manfaat ........................................................................................
1
3
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Boron…….. .........................................................................
2.2 MCNPX…….. .......................................................................
2.3 CNG …….. .........................................................................
4
4
4
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Variabel Penelitian…….........................................................
3.2 Pemodelan Kolimator dengan MCNPX…….............................
3.3 Hipotesis………………………………......................................
6
6
6
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1.Anggaran Biaya ..................................................................
4.2.Jadwal Kegiatan Program .........................................................
7
7
Daftar Pustaka .............................................................................
Lampiran .....................................................................................
8
11
3
RINGKASAN
Kanker merupakan penyakit yang sangat mematikan, pada tahun 2012 kanker
menjadi penyebab kematian terbesar ketiga (13%) di Indonesia. Beberapa
pengobatan kanker seperti radioterapi, kemoterapi dan pembedahan masih
memiliki banyak kekurangan diantaranya adalah merusak jaringan yang sehat,
membutuhkan waktu penyembuhan luka yang cukup lama, dan sebagainya.
Untuk itu dikembangkan teknik baru dalam pengobatan kanker yaitu BNCT
(Boron Neutron Capture Therapy). BNCT menggunakan neutron yang
ditembakkan pada jaringan yang telah diberi boron, reaksi boron dengan
neutron ini akan menghasilkan radiasi α. LETα = 150 keV/�m dan LETLi = 175
keV/�m. Jangkauan partikel α dan 7Li masing-masing adalah ~9�m dan
~5�m. Dengan ukuran sel tubuh (10 – 30) �m , maka partikel α hanya dapat
menjangkau sel yang telah menyerap boron (sel kanker) dan tidak dapat
menjangkau sel normal. Sumber neutron bisa berasal dari reactor, akselerator,
cyclotron dan CNG. Namun dalam hal ini digunakan CNG karena mempunyai
keuntungan bentuknya yang compact dan mempunyai energi tunggal yang
cukup tinggi. Keluarnya neutron dari CNG tidak lepas dari kolimator, yaitu
berfungsi untuk menyearahkan neutron. Besarnya fluks neutron untuk BNCT
yang ideal telah ditentukan oleh IAEA, sehingga perlu adanya desain
kolimator yang dapat menghasilkan fluks neutron yang ssesuai dengan
rekomendasi. Desain kolimator ini dimodelkan dengan paket program
MCNPX, sehingga diharapkan mendapat desain kolimator yang sesuai.
4
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kanker adalah kelompok penyakit khusus yang diakibatkan oleh
pertumbuhan dan penyebaran sel abnormal yang tidak terkontrol [1]. Kanker
merupakan penyakit kompleks yang terdiri dari beberapa jenis yang terbentuk
dari interaksi biologis [2]. Secara garis besar ada 15 jenis kanker yang
meliputi rongga mulut dan kerongkongan, sistem pencernaan, sistem
pernapasan, tulang dan sendi, jaringan lunak, kulit, payudara, sistem genital,
sistem urin, mata, otak dan sistem saraf lainnya, endokrin, lymphoma,
myeloma dan leukemia [3].
Menurut WHO pada tahun 2012, kanker di dunia mencapai 14.1 juta kasus
dengan jumlah kematian akibat kanker sebesar 8.2 juta [4]. Sedangkan
menurut ACS pada tahun 2015 di negara maju seperti Amerika, kanker
merupakan penyebab kematian kedua dengan total 1.6 juta kasus [3]. Kanker
termasuk masalah kesehatan yang utama di berbagai wilayah di dunia, karena
20% kematian di negara berkembang disebabkan oleh kanker [5]. Khususnya
di Indonesia, pada pada tahun 2012 kematian yang disebabkan oleh kanker
menduduki peringkat ke tiga (13%) [6]. Sedangkan untuk kanker payudara
pada tahun yang sama, di Indonesia terdapat 48.998 kasus [7].
Pengobatan yang umum dilakukan untuk terapi kanker adalah kemoterapi,
radioterapi [8,9] dan pembedahan [10,11]. Kemoterapi adalah jenis
pengobatan kanker yang menggunakan obat-obatan untuk membunuh sel
kanker [12]. Obat-obatan ini mampu menghentikan pembelahan sel kanker
bahkan mematikannya [13]. Kemoterapi dapat diberikan dengan cara injeksi
langsung ke organ, melalui arteri, rongga perut, pembuluh darah, digosokkan
ke kulit, dan dimasukkan melalui mulut (ditelan) [12]. Namun pengobatan
kanker dengan kemoterapi ini menimbulkan beberapa efek samping, seperti
kekurangan sel darah merah, sel darah putih dan trombosit; mual dan muntah;
rambut rontok; luka pada mulut; perubahan rasa, nafsu makan dan berat
badan; kelelahan dan; perubahan kulit dan kuku [13]. Radioterapi adalah
pengobatan yang menggunakan radiasi dosis tinggi untuk membunuh sel
kanker dan menghentikan penyebarannya. Radioterapi diberikan dengan 2
cara yaitu eksternal dan internal. Secara eksternal, radioterapi menggunakan
mesin (Linacs-Linear Accelerator) [14] yang diletakkan diluar tubuh dan
secara internal sumber radiasi diletakkan di dalam tubuh berbentuk padat
(brachytherapy) atau berbentuk cair [7]. Salah satu kekurangan dari
radioterapi adalah Bystander Effects yaitu sel yang tidak diradiasi merespon
radiasi sehingga menyebabkan kerusakan DNA, ketidakstabilan kromosom,
mutasi dan apopitosis (kematian sel) [15]. Pembedahan adalah salah satu cara
untuk menghilangkan kanker [16]. Kelemahan dari pembedahan ini adalah
goresan atau luka mencapai 30-40 cm, butuh waktu cukup lama untuk dapat
makan, minum dan beraktifitas kembali, harus dirawat di rumah sakit selama
1
8-10 hari dan membutuhkan waktu 3-6 bulan untuk penyembuhan [17].
Khusus untuk kanker payudara, pembedahan ada dua macam yaitu
Lumpectomy dan Mastectomy. Lumpectomy adalah pembedahan yang hanya
mengangkat tumor payudara saja. Sedangkan Mastectomy adalah pembedahan
yang mengangkat tumor beserta payudara [16]. Selain itu ada jenis
pengobatan kombinasi dari terapi konvensional dan CSC yang mampu
meningkatkan pengobatan kanker [5]. Sebenarnya sekitar (30 – 40%) kanker
dapat dicegah dengan diet sehat dan olahraga [9]. Meskipun telah banyak yang
dihabiskan untuk penelitian kanker, namun National Cancer Institude
menyebutkan bahwa biaya pengobatan kanker mencapai 124 milyar dollar di
US [18].
Karena banyak kelemahan dari metode pengobatan kanker dengan
kemoterapi, radioterapi dan pembedahan maka perlu ditemukan solusi
pengobatan yang tepat untuk mengatasi kekurangan pada metode tersebut.
Oleh karena itu, diperkenalkan Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
sebagai metode baru dalam pengobatan kanker. Boron Neutron Capture
Therapy (BNCT) adalah terapi radiasi yang menggunakan inti Boron-10
nonradioaktif untuk menangkap neutron termal dari hasil reaksi inti
10
B(n,α)7Li [19]. BNCT merupakan salah satu perkembangan dunia dalam
pengobatan tumor [20]. BNCT mempunyai dua komponen utama, yaitu 10B
yang diperkaya dengan senyawa boronophenylalanine (BPA) and borocaptate
sodium (BSH) sebagai pengatur dan berkas neutron untuk iradiasi [21].
Idealnya berkas neutron dalam BNCT hanya diantarkan oleh neutron
epitermal untuk pengobatan tumor dalam dan neutron termal untuk
pengobatan tumor dangkal [20]. Sumber neutron dapat diperoleh dari reaktor
nuklir, akselerator partikel [22] dan sumber radioisotope [23]. Reaksi antara
10
B dan neutron adalah sebagai berukut :
10
B + 1n
7
Li (1.0 MeV) + 4He (1.78 MeV)
(7%)
Li* + 4He 4Li (0.83 MeV) + 4He (1.47 MeV) + γ (0.48 MeV) (93%)
Neutron ditangkap oleh inti 10B disertai dengan emisi dua jenis partikel yaitu
partikel α (4He) dengan energi 1.78 MeV (7%) /1.47 MeV (93%) dan lithium
(7Li) dengan energi 1.0 MeV (7%) / 0.83MeV (93%). Namun dalam hal ini
hanya bagian 93% saja yang dianggap [24].
2
Gambar 1. Mekanisme pembunuhan sel pada BNCT
Energi transfer linier sebesar LETα = 150 keV/�m dan LETLi = 175
keV/�m [19]. Jangkauan partikel α dan 7Li masing-masing adalah ~9�m dan
~5�m [25]. Dengan ukuran sel tubuh (10 – 30) �m [26] , maka partikel α
hanya dapat menjangkau sel yang telah menyerap boron (sel kanker) dan tidak
dapat menjangkau sel normal.
Ketika target diiradiasi dengan neutron termal (< 0.5 eV) , partikel α (1.47
MeV) dan ion Litium (0.84MeV) diproduksi dari reaksi tangkapan 10B(n,
α)7Li dengan energi transfer linier sebesar LETα = ~ 190 keV/�m dan
LETLi = ~ 160 keV/�m [20][27]. Ketika jangkauan partikel α (5�m hingga
8�m) sebanding dengan diameter sel kanker, radiasi merusak sel target
(sel kanker) tanpa mengganggu sel normal [27].
1.2 Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh pengetahuan tentang prinsip
dasar teknologi dan aplikasi pada Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
dengan Compact Neutron Generator (CNG) untuk pengobatan kanker serta
memperoleh desain kolimator yang sesuai dengan rekomendasi IAEA
menggunakan paket program MCNPX.
1.3 Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Memperoleh pengetahuan dan pemahaman tentang prinsip dasar teknologi
dan aplikasi Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) untuk pengobatan
kanker.
2. Memperoleh pengetahuan tentang aplikasi MCNPX serta desain kolimator
yang sesuai untuk Compact Neutron Generator (CNG).
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Boron
Boron memiliki kecenderungan kuat untuk membentuk ikatan kovalen, tetapi
hanya tiga elektron eksternal, sehingga menjadi elektron defisiensi. Hal ini yang
menjadi alasan utama memilih boron dalam kimia medis, mudah menangkap
neutron, sehingga dengan mudah menggabungkan atom boron dalam senyawa
organik. Isotop 10B mempunyai kemampuan tinggi untuk menangkap neutron,
yang membuka kemungkinan digunakan dalam terapi senyawa boron dalam
BNCT. Hanya ada dua senyawa kimia yang menunjukkan spesifikasi tumor dan
telah tersedia untuk keperluan uji klinis, yaitu Natrium boron klaster borocaptate
(BSH) dan boronophenylalanine asam amino (BPA) [19].
2.2 Monte Carlo N-Partikel X (MCNPX)
Monte Carlo Particle Transport Code (MCNP) adalah software paket simulasi
proses nuklir. File input pada MCNP ada tiga, meliputi Cell Cards, Surface Cards,
dan Data Cards. Data Cards berisi sumber, material, fisika dan perhitungan [30].
Koding MCNPX dapat mengurangi waktu untuk perhitungan. Lubang
perhitungan dari MCNPX merupakan alat yang sangat efisien untuk menghitung
fluks partikel atau energi. Cell MCNP dibatasi oleh bidang yang dibatasi oleh grid
[28]. Kemampuan MCNPX yaitu geometri tiga dimensi, pemodelan fisika yang
fleksibel dan ketersediaan cross section (penampang lintang) yang luas berasal
dari evaluasi data nuklir [29].
2.3 Compact Neutron Generator (CNG)
Compact Neutron Generator (CNG) merupakan generator yang
mempunyai dimensi kecil sehingga dapat dengan mudah digunakan di klinik
pengobatan, industri, geologi dan penelitian umum [23]. CNG terdiri dari 3
komponen , yaitu sumber ion, akselerator elektrostatik dan elektroda target.
Gambar 2. Skematik Compact Neutron Generator [19].
CNG menampung sumber ion, perisai elektron, susunan akselerator, dan target
dalam ruangan tunggal. Energi neutron sebelum dimoderasi dari D-D CNG
sebesar 2,45 MeV dan energi neutron dari D-T CNG sebesar 14,1 MeV [28,31].
4
D-D mempunyai keunggulan dibandingkan D-T, yaitu lebih aman karena
menggunakan gas deuterium non-radioaktif, dapat dipompa secara aktif, memiliki
umur hidup yang panjang dan mudah diperbaiki [28]. Pasangan generator neutron
kompak ini ditambah desain moderator dan efisiensi senyawa Boron-10 dapat
memberikan biaya rendah dan mudah dioperasikan sangat cocok untuk instalasi
fasilitas BNCT di lingkungan rumah sakit [19]. Dalam beberapa penelitian
menggunakan target titanium, titanium ini dipilih karena dapat diisi dengan
deuterium stokiometri tinggi hingga Ti 1O2 yang menghasilkan atom deuterium
dengan energi ion tertinggi [31]. Bagian-bagian dari perakitan sumber neutron DT yaitu pengali internal, moderator, filter, ketebalan maksimum pengali internal,
ketebalan maksimum reflektor dan kolimator [32].
5
BAB 3. METODE PELAKSANAAN
3.1 Variabel Penelitian
Variabel adalah subyek penelitian atau apa yang menjadi titik perhatian suatu
penelitian [34]. Variabel dalam penelitian ini meliputi :
1. Fluks Neutron Epitermal
2. Dosis Neutron Cepat per Fluks Epitermal
3. Dosis Gamma per Fluks Epitermal
4. Rasio Fluks Termal dan Epitermal
5. Rasio Arus Neutron dan Fluks Epitermal
Berdasarkan rekomendasi IAEA 2001, besaran-besaran pada BNCT harus
memenuhi harga sebagai berikut :
3.2 Pemodelan Kolimator dengan MCNPX
Untuk memenuhi persyaratan yang telah direkomendasikan IAEA, maka
dilakukan optimasi desain kolimator yang meliputi geometrid dan material
kolimator agar dapat menghasilkan output neutron yang sesuai. Perhitungan
optimasi desain dilakukan dengan paket progam MCNPX (Monte Carlo NParticle eXtended ). Sedangkan tahapan yang harus dilakukan dalam
pemodelan desain kolimator ini adalah sebagai berikut :
1. Pembuatan Desain
Pembuatan desain ini meliputi input cell card, surface card dan data card
dengan menggunakan notepad dan dijalankan pada Vised MCNPX.
2. Running
Pada proses ini bertujuan untuk mengetahui jejak partikel pada desain
kolimator yang telah dibuat.
3. Tally
Pada tahap ini menambahkan input pada notepad sehingga setelah di run
akan diketahui parameter-parameter yang akan dicari misalnya fluks
neutron epitermal, dosis neutron cepat per fluks epitermal, dan sebagainya.
3.3 Hipotesis
Berdasarkan penelitian ini maka didapatkan desain kolimator pada sumber
CNG dengan output neutron yang sesuai dengan rekomendasi IAEA.
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1 Anggaran Biaya
6
Tabel 1. Anggaran Biaya
No
1
2
3
Jenis Pengeluaran
Instalasi Program MNPX
Buku Panduan MCNPX
Kunjungan ke BATAN untuk mempelajari
CNG
Biaya (Rp)
500.000
400.000
800.000
4
5
6
7
Administrasi
Publikasi
Mengikuti seminar BNCT
Laporan
200.000
400.000
500.000
300.000
8
Buku BNCT
700.000
9
Jurnal-jurnal Internasional
500.000
Jumlah
4.300.000
4.2 Jadwal Kegiatan
No
Jenis Kegiatan
1
2
3
4
5
6
7
8
Persiapan Administratif
Kunjungan ke BATAN
Mengikuti Seminar BNCT
Pengumpulan jurnal-jurnal
Pembuatan Desain Kolimator
Proses Running dan Tally
Penyusunan Laporan
Monev
1
Bulan
2
3
7
DAFTAR PUSTAKA
[1] American Cancer Society. 2014. Cancer Facts and Figures 2014.
Atlanta, Amerika : ACS.
[2] Nejad, A.M., Yazdan Asgari. 2015. Metabolic Cancer Biology:
Structural based analysis of cancer as a metabolic disease, new sights and
opportunities for disease treatment. Tehran, Iran : Laboratory of Systems
Biology and Bioinformatics (LBB), Institute of Biochemistry and
Biophysics, University of Tehran
[3] Siegel, R. L. K. D. Miller, A. Jemal. 2015. Cancer Statistics, 2015.
Atlanta : American Cancer Society.
[4] World Health Organization. 2012. World Cancer Factsheet : WHO.
[5] Cojoc, M., K. Mäbert,, M.H. Muders, A. Dubrovska. 2015. A role for
cancer stem cells in therapy resistance: Cellular and molecular
mechanisms. Germany.
[6] World Health Organization. 2014. Noncommunicable Diaseases
(NCD) Country Profiles. WHO
[7] National Cancer Instutute. 2012. Radiation Therapy and You. NCI. R.
Y. Danny, S. M. Cramb, C. H. Yip, P. D. Baade. 2014. Incidence and
Mortality of Female Breast Cancer in The Pasific Region. Cancer Council
Queensland, Australia.
[8] Skvortsov, S., P. Debbageb, P. Lukasa, I. Skvortsova. 2015. Crosstalk
between DNA repair and cancer stem cell (CSC) associated intracellular
pathways. Innsbruck, Austria : Innsbruck Medical University, Innsbruck,
Austria.
[9] Sharma,J., P.K.Goyal. 2015. Chemoprevention of chemical-induced
skin cancer by Panax ginseng root extract. Jaipur, India : Radiation and
Cancer Biology Laboratory, Department of Zoology, University of
Rajasthan.
[10] Hendershot, K.A., M. Dixon, S.A. Kono, D. M. Shin, R. D. Pentz.
2014. Patients’ perceptions of Complementary and Alternative Medicine in
head and neck cancer: A qualitative, pilot study with clinical implications.
Atlanta,USA : Clifton Road NE, Building B, Emory School of Medicine,
Winship Cancer Institute.
[11] Jeremi, Branislav. 2015. Standard Treatment Option in Stage III
NoneSmall-Cell Lung Cancer: Case Against Trimodal Therapy and
Consolidation Drug Therapy. Serbia : Institute for Lung Diseases,
Sremska Kamenica dan BioIRC Centre for Biomedical Research.
[12] National Cancer Institute. 2011. Chemoteraphy and You : National
Cancer Institute.
8
[13] Lymphoma Association. 2012. Chemoteraphy for Lymphoma :
Lymphoma Association.
[14] Bhatti, K., Z.Cripps, K.Y.Chu, C.Trusster. 2014. Radiotherapy.
Oxford University Hospital.
[15] Marin, A., M.Martin, O.Linan, F.Alvarenga, M.Lopez, L.Fernandez,
D.Buchser, L.Cerezo. 2015. Bystander Effects and Radiotherapy. Madrid,
Spanyol : Department of Radiation Oncology, Hospital Universitario de la
Princesa.
[16] Komen, Susan G. 2013. Breast Cancer Surgery.
[17] Beating Bowel Cancer. 2012. Bowel Cancer Surgery : BBC.
[18] Vlashi, E., F. Pajonk. 2015. Cancer stem cells, cancer cell plasticity
and radiation therapy. Los Angeles, USA : UCLA.
[19] Sauerwein.W.A.G, A.Wittig, R.Moss, Y.Nakagawa. 2012. Neutron
Capture Therapy. Jerman, Jepang, Belanda : Springer.
[20] Smilgy,B., S. Guedes, M. Morales, F. Alvarez, J.C. Hadler, P.R.P.
Coelho, P.T.D. Siqueira, I. Alencar, C.J. Soares, E.A.C. Curvo. 2013.
Boron thin films and CR-39 detectors in BNCT: A method to measure the
10
B(n,a)7Li reaction rate. Brazil : UNICAMP, CNEN, UFMT.
[21] Y. Yoshiaki, Y. Fujita. 2013. Boron neutron capture therapy as a
novel modality of radiotherapy for oral cancer: Principle and antitumor
effect. Osaka, Jepang : Department of Oral and Maxillofacial Surgery II,
Osaka University Graduate School of Dentistry.
[22] Yasuoka K., H. Kumada, T. Terunuma, T. Sakae. 2012. Future
Medical Accelerator. Tsukuba, Jepang : Proton Medical Research Center
(PMRC).
[23] Araujo, W.L. T.P.R.Campos. 2012. The modeling of a linear multibeam deuteron compact accelerator for neutron generation. Minas Gerais,
Brazil : Departamento de Engenharia Nuclear, Universidade Federal de
Minas Gerais, Belo Horizonte.
[24] Wang,Y., S.Han, L.Hao, L.He, G.Wei, M.Wu, H.Wang, Y.Liu, D.
Chen. 2013. New type of neutron image scintillator based on
H310BO3/ZnS(Ag). Beijing : Neutron Scattering Laboratory, China Institute
of Atomic Energy.
[25] Loong C.K., R. Sollychinb, R. K. Wong, K. Bradleyb, M. A.
Piestrupc, and T. Liangd. 2014. The Pros and Cons of Preliminary R&D of
Boron Neutron Capture Therapy Based on Compact Neutron Generators:
A Plan of Collaboration. China : Institute of Physics, Chinese Academy of
Sciences, Beijing, China.
[26] O'Connor,C.M. & Adams,J.U. 2010. Essentials of Cell Biology.
Cambridge, MA: NPG Education.
9
[27] Capoulat,M.E., D.M. Minsky, A.J. Kreiner. 2014. Computational
assessment of deep-seated tumor treatment capability of the 9Be(d,n)10B
reaction for accelerator-based Boron Neutron Capture Therapy (ABBNCT). Buenos Aires, Argentina : San Martín and Av. Rivadavia.
[28] Jabbari,I., M.Shahriari, S.M.R.Aghamiri, S.Monadi. 2011.
Advantages of mesh tallying in MCNPX for 3D dose calculators in
radiotherapy. Hungary : Akademiai Kiado, Budapest.
[29] Azli, T., Z.E.A. Chaoui. 2014. Performance revaluation of a N-type
coaxial HPGe detector with front edges crystal using MCNPX. Checo :
ScienceDirect.
[30] Cazzaniga, Carlo. 2012. MCNP/MCNPX Intermediate Workshop.
Paris : Delgi Studi Di Milano Bicocca Universita.
[31] Persaud, A., O. Waldmann, R. Kapadia, K. Takei, A. Javey, T.
Schenkel1. 2012. A compact neutron generator using a field ionization
source. California : American Institute of Physics.
[32] Faghihi, F., S.Khalili. 2013. Beam shaping assembly of a D–T
neutron source for BNCT and its dosimetry simulation in deeply-seated
tumor. Shiraz : SciVerse Science Direct.
[33] Ismail Shaaban*, Mohamad Albarhoum. 2015. Design calculation of
an epithermal neutronic beam for BNCT at the Syrian MNSR using the
MCNP4C code. Syria : ScienceDirect.
[34] Arikunto, Suharsimi. 1998. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan
Praktek. Jakarta : Rineka Cipta.
10
11
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Lampiran 1. Nama dan Biodata Ketua dan Anggota Kelompok
A. Identitas Diri Ketua
1
Nama Lengkap
Suparminingsih
2
Jenis Kelamin
Perempuan
3
Program Studi
Fisika
4
Nim
4211412039
5
Tempat dan Tanggal Lahir
Blora, 9 April 1994
6
E-mail
suparminingsih94@gmail.com
7
Nomor Telepon/Hp
085740492398
B. Riwayat Pendidikan
SD
SMP
SMP 2
Kedungtuban
SMA 2 Cepu
Jurusan
SD
Kemantren
II
-
-
IPA
Tahun Masuk-Lulus
2000 – 2006
2006 - 2009
2009 – 2012
Nama Institusi
SMA
C. Pemakalah Seminar Ilmiah
No
1
2
3
Nama Pertemuan Ilmiah/ Judul Artikel
Seminar
Ilmiah
Seminar Nasional
Uji Transmitansi
Mahasiswa Fisika
Produk
Penjernihan
Minyak Jelantah
-
Waktu dan
Tempat
20 Desember
2014, D4 324
FMIPA Unnes
D. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir
N
Jenis Penghargaan
o
Institusi Pemberi
Penghargaan
Tahun
1
12
2
3
-
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah
satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM Penelitian.
Semarang, 10 Juni 2015
Ketua pelaksana kegiatan,
Suparminingsih
A. Identitas Diri Anggota Pelaksana 1
1
Nama Lengkap
Winda Kusuma Dewi
2
Jenis Kelamin
Perempuan
3
Program Studi
Fisika
4
Nim
4211412039
5
Tempat dan Tanggal Lahir
Blora, 17 Agustus 1994
6
E-mail
windakusumadew@gmail.com
7
Nomor Telepon/Hp
087833351125
B. Riwayat Pendidikan
SD
Nama Institusi
SMP
SMA
SMP 2
Blora
-
SMA 1 Blora
Jurusan
SD Jomblang
I
-
Tahun Masuk-Lulus
2000-2006
2006-2009
2009-2012
IPA
13
C. Pemakalah Seminar Ilmiah
No
2
Nama Pertemuan Ilmiah/ Judul Artikel Ilmiah
Seminar
Seminar
Nasional Uji Intensitas dan
Mahasiswa Fisika
Absorbansi
Ekstrak
Kulit
Buah
Naga
dengan
Variasi
Konsentrasi Asam
Sitrat
-
3
-
1
Waktu dan
Tempat
20 Desember
2014, D4 324
FMIPA Unnes
D. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir
N
Jenis Penghargaan
o
1
2
3
Institusi Pemberi
Penghargaan
Tahun
-
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah
satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM Penelitian.
Semarang, 10 Juni 2015
Anggota Pelaksana 1,
Winda Kusuma Dewi
A. Identitas Diri Anggota Pelaksana 2
1
Nama Lengkap
Rosilatul Zailani
2
Jenis Kelamin
Perempuan
3
Program Studi
Fisika
14
4
Nim
4211412045
5
Tempat dan Tanggal Lahir
Kendal, 5 Januari 1994
6
E-mail
zailanrosila@student.unnes.ac.id
7
Nomor Telepon/Hp
085741937877
B. Riwayat Pendidikan
SD
Nama Institusi
SD I Botomulyo
Jurusan
Tahun MasukLulus
SMP
SMA
SMA 1 Cepiring
-
SMP 2
Patebon
-
2000-2006
2006-2009
2009-2012
IPA
C. Pemakalah Seminar Ilmiah
No
1
2
3
Nama Pertemuan Ilmiah/ Judul Artikel Ilmiah
Seminar
-
Waktu
Tempat
D. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir
N
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi
o
Penghargaan
1
2
3
-
dan
Tahun
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah
satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM Penelitian.
Semarang, 10 Juni 2015
Anggota Pelaksana 2,
15
Rosilatul Zailani
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
4.1. Biaya Alat dan Bahan
4.1.1. Biaya Peralatan Penunjang
Material
Justifikasi
Kuantitas
Harga
Satuan (Rp)
Keterangan
(Rp)
Software
MCNPX
Pemodelan
1
500.000
500.000
referensi
20
25.000
500.000
Buku panduan
MCNPX
Panduan pemodelan
1
400.000
400.000
Buku BNCT
Referensi
1
700.000
700.000
Subtotal (Rp)
2.400\
Jurnal
internasional
.000
4.1.2. Biaya Bahan Habis Pakai dan Penyewaan
Material
Justifikasi
Kuantitas
Harga
Satuan
(Rp)
Keterangan(R
p)
-
-
-
-
-
Subtotal (Rp)
4.1.3. Biaya Transportasi
Perjalanan
Seminar BNCT
Kunjuungan ke BATAN
Justifikasi
Referensi
perkembangan
BNCT
Mempelajari
BNCT dan
CNG
-
Kuantitas
Biaya (Rp)
1 kali
500.000
2 kali
800.000
16
Subtotal (Rp)
1.300.000
4.1.4. Biaya Operasional
Material
Justifikasi
Kuantita
s
Biaya satuan
(Rp)
Total (Rp)
Administrasi
Proposal, suratmenyurat
-
-
200.000
Publikasi
Publikasi hasil
-
-
400.000
Laporan
Penyusunan
laporan
-
-
300.000
Subtotal (Rp)
900.000
Total Keseluruhan (Rp)
4.300.000
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Pelaksana dan Pembagian Tugas
No
Nama/NIM
1
2
3
Suparminingsih
Winda Kusuma Dewi
Rosilatul Zailani
Program
Studi
Fisika
Fisika
Fisika
Bidang Ilmu
Alam
Alam
Alam
Alokasi
Waktu
8 jam/minggu
8 jam/minggu
8 jam/minggu
Tugas
pelaksana
pelaksana
pelaksana
17
18
Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Pelaksana
SURAT PERNYATAAN KETUA PELAKSANA
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Suparminingsih
NIM
: 4211412039
Program Studi
: Fisika
Fakultas
: Ilmu Alam
Dengan ini menyatakan bahwa usulan (Karsa Cipta) saya dengan judul:
Optimasi Material Kolimator Berbasis Paket Program MCNPX dengan Sumber
Compact Neutron Generator pada Aplikasi Boron Neutron Capture Therapy
bersifat original dan belum pernah dibiayaioleh lembaga atau sumber dana
lain.
Bilamana di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini,
maka saya bersedia dituntut dan diproses sesuai dengan ketentuan yang berlaku
dan mengembalikan seluruh biaya penelitian yang sudah diterima ke kas negara.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenarbenarnya.
Semarang, 10 Juni 2015
Mengetahui,
Pembantu Rektor
Bidang Kemahasiswaan,
Yang Menyatakan
Prof. Dr. Masrukhi, M. Pd.
Suparminingsih
NIP 19620508 198803 1 002
NIM 4211412039
19
Lampiran 5. Gambaran Teknologi yang Hendak Diterapkembangkan.
20
JUDUL PROGRAM
Optimasi Material Kolimator Berbasis Paket Program MCNPX
dengan Sumber Compact Neutron Generator pada Aplikasi Boron
Neutron Capture Therapy
BIDANG KEGIATAN:
PKM KARSA CIPTA (KC)
Diusulkan oleh:
1. Suparminingsih
2. Winda Kusuma Dewi
3. Rosilatul Zailani
(4211412039/2012)
(4211412039/2012)
(4211412045/2012)
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
SEMARANG
2015
1
PENGESAHAN PROPOSAL PKM-KC
1. Judul Kegiatan : Optimasi Material Kolimator Berbasis Paket Program
MCNPX dengan Sumber Compact Neutron Generator
pada Aplikasi Boron Neutron Capture Therapy
2. Bidang Kegiatan
: PKM-KC
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: Suparminingsih
b. NIM
: 4211412039
c. Jurusan
: Fisika
d. Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Negeri Semarang
e. Alamat Rumah dan No. Telp/Hp : 085640492398
f. Alamat Email
: suparminingsih94@gmail.com
4. Anggota Pelaksana Kegiatan
: 3 orang
5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
:
b. NIDN
:
c. Alamat Rumah dan No.Telp/Hp :
6. Biaya Kegiatan Total
a. Dikti
: Rp. 4.300.000,b. Sumber Lain
:7. Jangka Waktu Pelaksanaan
: 3 bulan
Semarang, Juni 2015
Menyetujui
Ketua Jurusan Fisika
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Dr. Khumaedi, M.Si.)
(Suparminingsih)
NIP. 196306101989011002
NIM. 4211412039
Pembantu Rektor Bidang Kemahasiswaan
DosenPendamping
(Prof.Dr.Masrukhi,M.Pd)
(
NIP. 196205081988031002
NIDN.
)
2
DAFTAR ISI
Halaman Sampul………………………………………………….......
Lembar Pengesahan ............................................................................
Daftar Isi & Daftar Gambar ................................................................
Ringkasan............................................................................................
i
ii
iii
iv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................ .
1.2 Tujuan ………………..................................................................
1.3 Manfaat ........................................................................................
1
3
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Boron…….. .........................................................................
2.2 MCNPX…….. .......................................................................
2.3 CNG …….. .........................................................................
4
4
4
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Variabel Penelitian…….........................................................
3.2 Pemodelan Kolimator dengan MCNPX…….............................
3.3 Hipotesis………………………………......................................
6
6
6
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1.Anggaran Biaya ..................................................................
4.2.Jadwal Kegiatan Program .........................................................
7
7
Daftar Pustaka .............................................................................
Lampiran .....................................................................................
8
11
3
RINGKASAN
Kanker merupakan penyakit yang sangat mematikan, pada tahun 2012 kanker
menjadi penyebab kematian terbesar ketiga (13%) di Indonesia. Beberapa
pengobatan kanker seperti radioterapi, kemoterapi dan pembedahan masih
memiliki banyak kekurangan diantaranya adalah merusak jaringan yang sehat,
membutuhkan waktu penyembuhan luka yang cukup lama, dan sebagainya.
Untuk itu dikembangkan teknik baru dalam pengobatan kanker yaitu BNCT
(Boron Neutron Capture Therapy). BNCT menggunakan neutron yang
ditembakkan pada jaringan yang telah diberi boron, reaksi boron dengan
neutron ini akan menghasilkan radiasi α. LETα = 150 keV/�m dan LETLi = 175
keV/�m. Jangkauan partikel α dan 7Li masing-masing adalah ~9�m dan
~5�m. Dengan ukuran sel tubuh (10 – 30) �m , maka partikel α hanya dapat
menjangkau sel yang telah menyerap boron (sel kanker) dan tidak dapat
menjangkau sel normal. Sumber neutron bisa berasal dari reactor, akselerator,
cyclotron dan CNG. Namun dalam hal ini digunakan CNG karena mempunyai
keuntungan bentuknya yang compact dan mempunyai energi tunggal yang
cukup tinggi. Keluarnya neutron dari CNG tidak lepas dari kolimator, yaitu
berfungsi untuk menyearahkan neutron. Besarnya fluks neutron untuk BNCT
yang ideal telah ditentukan oleh IAEA, sehingga perlu adanya desain
kolimator yang dapat menghasilkan fluks neutron yang ssesuai dengan
rekomendasi. Desain kolimator ini dimodelkan dengan paket program
MCNPX, sehingga diharapkan mendapat desain kolimator yang sesuai.
4
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kanker adalah kelompok penyakit khusus yang diakibatkan oleh
pertumbuhan dan penyebaran sel abnormal yang tidak terkontrol [1]. Kanker
merupakan penyakit kompleks yang terdiri dari beberapa jenis yang terbentuk
dari interaksi biologis [2]. Secara garis besar ada 15 jenis kanker yang
meliputi rongga mulut dan kerongkongan, sistem pencernaan, sistem
pernapasan, tulang dan sendi, jaringan lunak, kulit, payudara, sistem genital,
sistem urin, mata, otak dan sistem saraf lainnya, endokrin, lymphoma,
myeloma dan leukemia [3].
Menurut WHO pada tahun 2012, kanker di dunia mencapai 14.1 juta kasus
dengan jumlah kematian akibat kanker sebesar 8.2 juta [4]. Sedangkan
menurut ACS pada tahun 2015 di negara maju seperti Amerika, kanker
merupakan penyebab kematian kedua dengan total 1.6 juta kasus [3]. Kanker
termasuk masalah kesehatan yang utama di berbagai wilayah di dunia, karena
20% kematian di negara berkembang disebabkan oleh kanker [5]. Khususnya
di Indonesia, pada pada tahun 2012 kematian yang disebabkan oleh kanker
menduduki peringkat ke tiga (13%) [6]. Sedangkan untuk kanker payudara
pada tahun yang sama, di Indonesia terdapat 48.998 kasus [7].
Pengobatan yang umum dilakukan untuk terapi kanker adalah kemoterapi,
radioterapi [8,9] dan pembedahan [10,11]. Kemoterapi adalah jenis
pengobatan kanker yang menggunakan obat-obatan untuk membunuh sel
kanker [12]. Obat-obatan ini mampu menghentikan pembelahan sel kanker
bahkan mematikannya [13]. Kemoterapi dapat diberikan dengan cara injeksi
langsung ke organ, melalui arteri, rongga perut, pembuluh darah, digosokkan
ke kulit, dan dimasukkan melalui mulut (ditelan) [12]. Namun pengobatan
kanker dengan kemoterapi ini menimbulkan beberapa efek samping, seperti
kekurangan sel darah merah, sel darah putih dan trombosit; mual dan muntah;
rambut rontok; luka pada mulut; perubahan rasa, nafsu makan dan berat
badan; kelelahan dan; perubahan kulit dan kuku [13]. Radioterapi adalah
pengobatan yang menggunakan radiasi dosis tinggi untuk membunuh sel
kanker dan menghentikan penyebarannya. Radioterapi diberikan dengan 2
cara yaitu eksternal dan internal. Secara eksternal, radioterapi menggunakan
mesin (Linacs-Linear Accelerator) [14] yang diletakkan diluar tubuh dan
secara internal sumber radiasi diletakkan di dalam tubuh berbentuk padat
(brachytherapy) atau berbentuk cair [7]. Salah satu kekurangan dari
radioterapi adalah Bystander Effects yaitu sel yang tidak diradiasi merespon
radiasi sehingga menyebabkan kerusakan DNA, ketidakstabilan kromosom,
mutasi dan apopitosis (kematian sel) [15]. Pembedahan adalah salah satu cara
untuk menghilangkan kanker [16]. Kelemahan dari pembedahan ini adalah
goresan atau luka mencapai 30-40 cm, butuh waktu cukup lama untuk dapat
makan, minum dan beraktifitas kembali, harus dirawat di rumah sakit selama
1
8-10 hari dan membutuhkan waktu 3-6 bulan untuk penyembuhan [17].
Khusus untuk kanker payudara, pembedahan ada dua macam yaitu
Lumpectomy dan Mastectomy. Lumpectomy adalah pembedahan yang hanya
mengangkat tumor payudara saja. Sedangkan Mastectomy adalah pembedahan
yang mengangkat tumor beserta payudara [16]. Selain itu ada jenis
pengobatan kombinasi dari terapi konvensional dan CSC yang mampu
meningkatkan pengobatan kanker [5]. Sebenarnya sekitar (30 – 40%) kanker
dapat dicegah dengan diet sehat dan olahraga [9]. Meskipun telah banyak yang
dihabiskan untuk penelitian kanker, namun National Cancer Institude
menyebutkan bahwa biaya pengobatan kanker mencapai 124 milyar dollar di
US [18].
Karena banyak kelemahan dari metode pengobatan kanker dengan
kemoterapi, radioterapi dan pembedahan maka perlu ditemukan solusi
pengobatan yang tepat untuk mengatasi kekurangan pada metode tersebut.
Oleh karena itu, diperkenalkan Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
sebagai metode baru dalam pengobatan kanker. Boron Neutron Capture
Therapy (BNCT) adalah terapi radiasi yang menggunakan inti Boron-10
nonradioaktif untuk menangkap neutron termal dari hasil reaksi inti
10
B(n,α)7Li [19]. BNCT merupakan salah satu perkembangan dunia dalam
pengobatan tumor [20]. BNCT mempunyai dua komponen utama, yaitu 10B
yang diperkaya dengan senyawa boronophenylalanine (BPA) and borocaptate
sodium (BSH) sebagai pengatur dan berkas neutron untuk iradiasi [21].
Idealnya berkas neutron dalam BNCT hanya diantarkan oleh neutron
epitermal untuk pengobatan tumor dalam dan neutron termal untuk
pengobatan tumor dangkal [20]. Sumber neutron dapat diperoleh dari reaktor
nuklir, akselerator partikel [22] dan sumber radioisotope [23]. Reaksi antara
10
B dan neutron adalah sebagai berukut :
10
B + 1n
7
Li (1.0 MeV) + 4He (1.78 MeV)
(7%)
Li* + 4He 4Li (0.83 MeV) + 4He (1.47 MeV) + γ (0.48 MeV) (93%)
Neutron ditangkap oleh inti 10B disertai dengan emisi dua jenis partikel yaitu
partikel α (4He) dengan energi 1.78 MeV (7%) /1.47 MeV (93%) dan lithium
(7Li) dengan energi 1.0 MeV (7%) / 0.83MeV (93%). Namun dalam hal ini
hanya bagian 93% saja yang dianggap [24].
2
Gambar 1. Mekanisme pembunuhan sel pada BNCT
Energi transfer linier sebesar LETα = 150 keV/�m dan LETLi = 175
keV/�m [19]. Jangkauan partikel α dan 7Li masing-masing adalah ~9�m dan
~5�m [25]. Dengan ukuran sel tubuh (10 – 30) �m [26] , maka partikel α
hanya dapat menjangkau sel yang telah menyerap boron (sel kanker) dan tidak
dapat menjangkau sel normal.
Ketika target diiradiasi dengan neutron termal (< 0.5 eV) , partikel α (1.47
MeV) dan ion Litium (0.84MeV) diproduksi dari reaksi tangkapan 10B(n,
α)7Li dengan energi transfer linier sebesar LETα = ~ 190 keV/�m dan
LETLi = ~ 160 keV/�m [20][27]. Ketika jangkauan partikel α (5�m hingga
8�m) sebanding dengan diameter sel kanker, radiasi merusak sel target
(sel kanker) tanpa mengganggu sel normal [27].
1.2 Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh pengetahuan tentang prinsip
dasar teknologi dan aplikasi pada Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)
dengan Compact Neutron Generator (CNG) untuk pengobatan kanker serta
memperoleh desain kolimator yang sesuai dengan rekomendasi IAEA
menggunakan paket program MCNPX.
1.3 Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Memperoleh pengetahuan dan pemahaman tentang prinsip dasar teknologi
dan aplikasi Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) untuk pengobatan
kanker.
2. Memperoleh pengetahuan tentang aplikasi MCNPX serta desain kolimator
yang sesuai untuk Compact Neutron Generator (CNG).
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Boron
Boron memiliki kecenderungan kuat untuk membentuk ikatan kovalen, tetapi
hanya tiga elektron eksternal, sehingga menjadi elektron defisiensi. Hal ini yang
menjadi alasan utama memilih boron dalam kimia medis, mudah menangkap
neutron, sehingga dengan mudah menggabungkan atom boron dalam senyawa
organik. Isotop 10B mempunyai kemampuan tinggi untuk menangkap neutron,
yang membuka kemungkinan digunakan dalam terapi senyawa boron dalam
BNCT. Hanya ada dua senyawa kimia yang menunjukkan spesifikasi tumor dan
telah tersedia untuk keperluan uji klinis, yaitu Natrium boron klaster borocaptate
(BSH) dan boronophenylalanine asam amino (BPA) [19].
2.2 Monte Carlo N-Partikel X (MCNPX)
Monte Carlo Particle Transport Code (MCNP) adalah software paket simulasi
proses nuklir. File input pada MCNP ada tiga, meliputi Cell Cards, Surface Cards,
dan Data Cards. Data Cards berisi sumber, material, fisika dan perhitungan [30].
Koding MCNPX dapat mengurangi waktu untuk perhitungan. Lubang
perhitungan dari MCNPX merupakan alat yang sangat efisien untuk menghitung
fluks partikel atau energi. Cell MCNP dibatasi oleh bidang yang dibatasi oleh grid
[28]. Kemampuan MCNPX yaitu geometri tiga dimensi, pemodelan fisika yang
fleksibel dan ketersediaan cross section (penampang lintang) yang luas berasal
dari evaluasi data nuklir [29].
2.3 Compact Neutron Generator (CNG)
Compact Neutron Generator (CNG) merupakan generator yang
mempunyai dimensi kecil sehingga dapat dengan mudah digunakan di klinik
pengobatan, industri, geologi dan penelitian umum [23]. CNG terdiri dari 3
komponen , yaitu sumber ion, akselerator elektrostatik dan elektroda target.
Gambar 2. Skematik Compact Neutron Generator [19].
CNG menampung sumber ion, perisai elektron, susunan akselerator, dan target
dalam ruangan tunggal. Energi neutron sebelum dimoderasi dari D-D CNG
sebesar 2,45 MeV dan energi neutron dari D-T CNG sebesar 14,1 MeV [28,31].
4
D-D mempunyai keunggulan dibandingkan D-T, yaitu lebih aman karena
menggunakan gas deuterium non-radioaktif, dapat dipompa secara aktif, memiliki
umur hidup yang panjang dan mudah diperbaiki [28]. Pasangan generator neutron
kompak ini ditambah desain moderator dan efisiensi senyawa Boron-10 dapat
memberikan biaya rendah dan mudah dioperasikan sangat cocok untuk instalasi
fasilitas BNCT di lingkungan rumah sakit [19]. Dalam beberapa penelitian
menggunakan target titanium, titanium ini dipilih karena dapat diisi dengan
deuterium stokiometri tinggi hingga Ti 1O2 yang menghasilkan atom deuterium
dengan energi ion tertinggi [31]. Bagian-bagian dari perakitan sumber neutron DT yaitu pengali internal, moderator, filter, ketebalan maksimum pengali internal,
ketebalan maksimum reflektor dan kolimator [32].
5
BAB 3. METODE PELAKSANAAN
3.1 Variabel Penelitian
Variabel adalah subyek penelitian atau apa yang menjadi titik perhatian suatu
penelitian [34]. Variabel dalam penelitian ini meliputi :
1. Fluks Neutron Epitermal
2. Dosis Neutron Cepat per Fluks Epitermal
3. Dosis Gamma per Fluks Epitermal
4. Rasio Fluks Termal dan Epitermal
5. Rasio Arus Neutron dan Fluks Epitermal
Berdasarkan rekomendasi IAEA 2001, besaran-besaran pada BNCT harus
memenuhi harga sebagai berikut :
3.2 Pemodelan Kolimator dengan MCNPX
Untuk memenuhi persyaratan yang telah direkomendasikan IAEA, maka
dilakukan optimasi desain kolimator yang meliputi geometrid dan material
kolimator agar dapat menghasilkan output neutron yang sesuai. Perhitungan
optimasi desain dilakukan dengan paket progam MCNPX (Monte Carlo NParticle eXtended ). Sedangkan tahapan yang harus dilakukan dalam
pemodelan desain kolimator ini adalah sebagai berikut :
1. Pembuatan Desain
Pembuatan desain ini meliputi input cell card, surface card dan data card
dengan menggunakan notepad dan dijalankan pada Vised MCNPX.
2. Running
Pada proses ini bertujuan untuk mengetahui jejak partikel pada desain
kolimator yang telah dibuat.
3. Tally
Pada tahap ini menambahkan input pada notepad sehingga setelah di run
akan diketahui parameter-parameter yang akan dicari misalnya fluks
neutron epitermal, dosis neutron cepat per fluks epitermal, dan sebagainya.
3.3 Hipotesis
Berdasarkan penelitian ini maka didapatkan desain kolimator pada sumber
CNG dengan output neutron yang sesuai dengan rekomendasi IAEA.
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1 Anggaran Biaya
6
Tabel 1. Anggaran Biaya
No
1
2
3
Jenis Pengeluaran
Instalasi Program MNPX
Buku Panduan MCNPX
Kunjungan ke BATAN untuk mempelajari
CNG
Biaya (Rp)
500.000
400.000
800.000
4
5
6
7
Administrasi
Publikasi
Mengikuti seminar BNCT
Laporan
200.000
400.000
500.000
300.000
8
Buku BNCT
700.000
9
Jurnal-jurnal Internasional
500.000
Jumlah
4.300.000
4.2 Jadwal Kegiatan
No
Jenis Kegiatan
1
2
3
4
5
6
7
8
Persiapan Administratif
Kunjungan ke BATAN
Mengikuti Seminar BNCT
Pengumpulan jurnal-jurnal
Pembuatan Desain Kolimator
Proses Running dan Tally
Penyusunan Laporan
Monev
1
Bulan
2
3
7
DAFTAR PUSTAKA
[1] American Cancer Society. 2014. Cancer Facts and Figures 2014.
Atlanta, Amerika : ACS.
[2] Nejad, A.M., Yazdan Asgari. 2015. Metabolic Cancer Biology:
Structural based analysis of cancer as a metabolic disease, new sights and
opportunities for disease treatment. Tehran, Iran : Laboratory of Systems
Biology and Bioinformatics (LBB), Institute of Biochemistry and
Biophysics, University of Tehran
[3] Siegel, R. L. K. D. Miller, A. Jemal. 2015. Cancer Statistics, 2015.
Atlanta : American Cancer Society.
[4] World Health Organization. 2012. World Cancer Factsheet : WHO.
[5] Cojoc, M., K. Mäbert,, M.H. Muders, A. Dubrovska. 2015. A role for
cancer stem cells in therapy resistance: Cellular and molecular
mechanisms. Germany.
[6] World Health Organization. 2014. Noncommunicable Diaseases
(NCD) Country Profiles. WHO
[7] National Cancer Instutute. 2012. Radiation Therapy and You. NCI. R.
Y. Danny, S. M. Cramb, C. H. Yip, P. D. Baade. 2014. Incidence and
Mortality of Female Breast Cancer in The Pasific Region. Cancer Council
Queensland, Australia.
[8] Skvortsov, S., P. Debbageb, P. Lukasa, I. Skvortsova. 2015. Crosstalk
between DNA repair and cancer stem cell (CSC) associated intracellular
pathways. Innsbruck, Austria : Innsbruck Medical University, Innsbruck,
Austria.
[9] Sharma,J., P.K.Goyal. 2015. Chemoprevention of chemical-induced
skin cancer by Panax ginseng root extract. Jaipur, India : Radiation and
Cancer Biology Laboratory, Department of Zoology, University of
Rajasthan.
[10] Hendershot, K.A., M. Dixon, S.A. Kono, D. M. Shin, R. D. Pentz.
2014. Patients’ perceptions of Complementary and Alternative Medicine in
head and neck cancer: A qualitative, pilot study with clinical implications.
Atlanta,USA : Clifton Road NE, Building B, Emory School of Medicine,
Winship Cancer Institute.
[11] Jeremi, Branislav. 2015. Standard Treatment Option in Stage III
NoneSmall-Cell Lung Cancer: Case Against Trimodal Therapy and
Consolidation Drug Therapy. Serbia : Institute for Lung Diseases,
Sremska Kamenica dan BioIRC Centre for Biomedical Research.
[12] National Cancer Institute. 2011. Chemoteraphy and You : National
Cancer Institute.
8
[13] Lymphoma Association. 2012. Chemoteraphy for Lymphoma :
Lymphoma Association.
[14] Bhatti, K., Z.Cripps, K.Y.Chu, C.Trusster. 2014. Radiotherapy.
Oxford University Hospital.
[15] Marin, A., M.Martin, O.Linan, F.Alvarenga, M.Lopez, L.Fernandez,
D.Buchser, L.Cerezo. 2015. Bystander Effects and Radiotherapy. Madrid,
Spanyol : Department of Radiation Oncology, Hospital Universitario de la
Princesa.
[16] Komen, Susan G. 2013. Breast Cancer Surgery.
[17] Beating Bowel Cancer. 2012. Bowel Cancer Surgery : BBC.
[18] Vlashi, E., F. Pajonk. 2015. Cancer stem cells, cancer cell plasticity
and radiation therapy. Los Angeles, USA : UCLA.
[19] Sauerwein.W.A.G, A.Wittig, R.Moss, Y.Nakagawa. 2012. Neutron
Capture Therapy. Jerman, Jepang, Belanda : Springer.
[20] Smilgy,B., S. Guedes, M. Morales, F. Alvarez, J.C. Hadler, P.R.P.
Coelho, P.T.D. Siqueira, I. Alencar, C.J. Soares, E.A.C. Curvo. 2013.
Boron thin films and CR-39 detectors in BNCT: A method to measure the
10
B(n,a)7Li reaction rate. Brazil : UNICAMP, CNEN, UFMT.
[21] Y. Yoshiaki, Y. Fujita. 2013. Boron neutron capture therapy as a
novel modality of radiotherapy for oral cancer: Principle and antitumor
effect. Osaka, Jepang : Department of Oral and Maxillofacial Surgery II,
Osaka University Graduate School of Dentistry.
[22] Yasuoka K., H. Kumada, T. Terunuma, T. Sakae. 2012. Future
Medical Accelerator. Tsukuba, Jepang : Proton Medical Research Center
(PMRC).
[23] Araujo, W.L. T.P.R.Campos. 2012. The modeling of a linear multibeam deuteron compact accelerator for neutron generation. Minas Gerais,
Brazil : Departamento de Engenharia Nuclear, Universidade Federal de
Minas Gerais, Belo Horizonte.
[24] Wang,Y., S.Han, L.Hao, L.He, G.Wei, M.Wu, H.Wang, Y.Liu, D.
Chen. 2013. New type of neutron image scintillator based on
H310BO3/ZnS(Ag). Beijing : Neutron Scattering Laboratory, China Institute
of Atomic Energy.
[25] Loong C.K., R. Sollychinb, R. K. Wong, K. Bradleyb, M. A.
Piestrupc, and T. Liangd. 2014. The Pros and Cons of Preliminary R&D of
Boron Neutron Capture Therapy Based on Compact Neutron Generators:
A Plan of Collaboration. China : Institute of Physics, Chinese Academy of
Sciences, Beijing, China.
[26] O'Connor,C.M. & Adams,J.U. 2010. Essentials of Cell Biology.
Cambridge, MA: NPG Education.
9
[27] Capoulat,M.E., D.M. Minsky, A.J. Kreiner. 2014. Computational
assessment of deep-seated tumor treatment capability of the 9Be(d,n)10B
reaction for accelerator-based Boron Neutron Capture Therapy (ABBNCT). Buenos Aires, Argentina : San Martín and Av. Rivadavia.
[28] Jabbari,I., M.Shahriari, S.M.R.Aghamiri, S.Monadi. 2011.
Advantages of mesh tallying in MCNPX for 3D dose calculators in
radiotherapy. Hungary : Akademiai Kiado, Budapest.
[29] Azli, T., Z.E.A. Chaoui. 2014. Performance revaluation of a N-type
coaxial HPGe detector with front edges crystal using MCNPX. Checo :
ScienceDirect.
[30] Cazzaniga, Carlo. 2012. MCNP/MCNPX Intermediate Workshop.
Paris : Delgi Studi Di Milano Bicocca Universita.
[31] Persaud, A., O. Waldmann, R. Kapadia, K. Takei, A. Javey, T.
Schenkel1. 2012. A compact neutron generator using a field ionization
source. California : American Institute of Physics.
[32] Faghihi, F., S.Khalili. 2013. Beam shaping assembly of a D–T
neutron source for BNCT and its dosimetry simulation in deeply-seated
tumor. Shiraz : SciVerse Science Direct.
[33] Ismail Shaaban*, Mohamad Albarhoum. 2015. Design calculation of
an epithermal neutronic beam for BNCT at the Syrian MNSR using the
MCNP4C code. Syria : ScienceDirect.
[34] Arikunto, Suharsimi. 1998. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan
Praktek. Jakarta : Rineka Cipta.
10
11
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Lampiran 1. Nama dan Biodata Ketua dan Anggota Kelompok
A. Identitas Diri Ketua
1
Nama Lengkap
Suparminingsih
2
Jenis Kelamin
Perempuan
3
Program Studi
Fisika
4
Nim
4211412039
5
Tempat dan Tanggal Lahir
Blora, 9 April 1994
6
suparminingsih94@gmail.com
7
Nomor Telepon/Hp
085740492398
B. Riwayat Pendidikan
SD
SMP
SMP 2
Kedungtuban
SMA 2 Cepu
Jurusan
SD
Kemantren
II
-
-
IPA
Tahun Masuk-Lulus
2000 – 2006
2006 - 2009
2009 – 2012
Nama Institusi
SMA
C. Pemakalah Seminar Ilmiah
No
1
2
3
Nama Pertemuan Ilmiah/ Judul Artikel
Seminar
Ilmiah
Seminar Nasional
Uji Transmitansi
Mahasiswa Fisika
Produk
Penjernihan
Minyak Jelantah
-
Waktu dan
Tempat
20 Desember
2014, D4 324
FMIPA Unnes
D. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir
N
Jenis Penghargaan
o
Institusi Pemberi
Penghargaan
Tahun
1
12
2
3
-
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah
satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM Penelitian.
Semarang, 10 Juni 2015
Ketua pelaksana kegiatan,
Suparminingsih
A. Identitas Diri Anggota Pelaksana 1
1
Nama Lengkap
Winda Kusuma Dewi
2
Jenis Kelamin
Perempuan
3
Program Studi
Fisika
4
Nim
4211412039
5
Tempat dan Tanggal Lahir
Blora, 17 Agustus 1994
6
windakusumadew@gmail.com
7
Nomor Telepon/Hp
087833351125
B. Riwayat Pendidikan
SD
Nama Institusi
SMP
SMA
SMP 2
Blora
-
SMA 1 Blora
Jurusan
SD Jomblang
I
-
Tahun Masuk-Lulus
2000-2006
2006-2009
2009-2012
IPA
13
C. Pemakalah Seminar Ilmiah
No
2
Nama Pertemuan Ilmiah/ Judul Artikel Ilmiah
Seminar
Seminar
Nasional Uji Intensitas dan
Mahasiswa Fisika
Absorbansi
Ekstrak
Kulit
Buah
Naga
dengan
Variasi
Konsentrasi Asam
Sitrat
-
3
-
1
Waktu dan
Tempat
20 Desember
2014, D4 324
FMIPA Unnes
D. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir
N
Jenis Penghargaan
o
1
2
3
Institusi Pemberi
Penghargaan
Tahun
-
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah
satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM Penelitian.
Semarang, 10 Juni 2015
Anggota Pelaksana 1,
Winda Kusuma Dewi
A. Identitas Diri Anggota Pelaksana 2
1
Nama Lengkap
Rosilatul Zailani
2
Jenis Kelamin
Perempuan
3
Program Studi
Fisika
14
4
Nim
4211412045
5
Tempat dan Tanggal Lahir
Kendal, 5 Januari 1994
6
zailanrosila@student.unnes.ac.id
7
Nomor Telepon/Hp
085741937877
B. Riwayat Pendidikan
SD
Nama Institusi
SD I Botomulyo
Jurusan
Tahun MasukLulus
SMP
SMA
SMA 1 Cepiring
-
SMP 2
Patebon
-
2000-2006
2006-2009
2009-2012
IPA
C. Pemakalah Seminar Ilmiah
No
1
2
3
Nama Pertemuan Ilmiah/ Judul Artikel Ilmiah
Seminar
-
Waktu
Tempat
D. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir
N
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi
o
Penghargaan
1
2
3
-
dan
Tahun
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah
satu persyaratan dalam pengajuan Hibah PKM Penelitian.
Semarang, 10 Juni 2015
Anggota Pelaksana 2,
15
Rosilatul Zailani
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
4.1. Biaya Alat dan Bahan
4.1.1. Biaya Peralatan Penunjang
Material
Justifikasi
Kuantitas
Harga
Satuan (Rp)
Keterangan
(Rp)
Software
MCNPX
Pemodelan
1
500.000
500.000
referensi
20
25.000
500.000
Buku panduan
MCNPX
Panduan pemodelan
1
400.000
400.000
Buku BNCT
Referensi
1
700.000
700.000
Subtotal (Rp)
2.400\
Jurnal
internasional
.000
4.1.2. Biaya Bahan Habis Pakai dan Penyewaan
Material
Justifikasi
Kuantitas
Harga
Satuan
(Rp)
Keterangan(R
p)
-
-
-
-
-
Subtotal (Rp)
4.1.3. Biaya Transportasi
Perjalanan
Seminar BNCT
Kunjuungan ke BATAN
Justifikasi
Referensi
perkembangan
BNCT
Mempelajari
BNCT dan
CNG
-
Kuantitas
Biaya (Rp)
1 kali
500.000
2 kali
800.000
16
Subtotal (Rp)
1.300.000
4.1.4. Biaya Operasional
Material
Justifikasi
Kuantita
s
Biaya satuan
(Rp)
Total (Rp)
Administrasi
Proposal, suratmenyurat
-
-
200.000
Publikasi
Publikasi hasil
-
-
400.000
Laporan
Penyusunan
laporan
-
-
300.000
Subtotal (Rp)
900.000
Total Keseluruhan (Rp)
4.300.000
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Pelaksana dan Pembagian Tugas
No
Nama/NIM
1
2
3
Suparminingsih
Winda Kusuma Dewi
Rosilatul Zailani
Program
Studi
Fisika
Fisika
Fisika
Bidang Ilmu
Alam
Alam
Alam
Alokasi
Waktu
8 jam/minggu
8 jam/minggu
8 jam/minggu
Tugas
pelaksana
pelaksana
pelaksana
17
18
Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Pelaksana
SURAT PERNYATAAN KETUA PELAKSANA
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Suparminingsih
NIM
: 4211412039
Program Studi
: Fisika
Fakultas
: Ilmu Alam
Dengan ini menyatakan bahwa usulan (Karsa Cipta) saya dengan judul:
Optimasi Material Kolimator Berbasis Paket Program MCNPX dengan Sumber
Compact Neutron Generator pada Aplikasi Boron Neutron Capture Therapy
bersifat original dan belum pernah dibiayaioleh lembaga atau sumber dana
lain.
Bilamana di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini,
maka saya bersedia dituntut dan diproses sesuai dengan ketentuan yang berlaku
dan mengembalikan seluruh biaya penelitian yang sudah diterima ke kas negara.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenarbenarnya.
Semarang, 10 Juni 2015
Mengetahui,
Pembantu Rektor
Bidang Kemahasiswaan,
Yang Menyatakan
Prof. Dr. Masrukhi, M. Pd.
Suparminingsih
NIP 19620508 198803 1 002
NIM 4211412039
19
Lampiran 5. Gambaran Teknologi yang Hendak Diterapkembangkan.
20