Analisis Pengaruh Logam Tanah Jarang pada Beton sebagai Perisai Radiasi Ion Karbon Menggunakan Simulasi Monte Carlo

Abstract

Terapi ion karbon saat ini banyak dikembangkan di dunia karena memiliki tingkat kesembuhan pasien yang tinggi. Dinding ruangan instalasi terapi ini memerlukan material perisai radiasi yang menjamin ion karbon tidak dapat keluar dari ruangan instalasi tersebut. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh energi, ketebalan, dan persentase penambahan logam tanah jarang pada material perisai radiasi berbahan beton. Analisis ini menggunakan simulasi Monte Carlo dengan perangkat lunak Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS). Material perisai radiasi yang digunakan berupa beton yang ditambahkan logam tanah jarang seperti Cerium, Lantanum, Neodimium, dan Itrium. Variasi persentase penambahan logam tanah jarang pada material perisai radiasi sebesar 2%, 5%, dan 10%. Adapun variasi energi ion karbon yang digunakan yaitu 50 MeV/u dan 100 MeV/u serta variasi ketebalan material yang digunakan, yaitu 5 cm, 15 cm, dan 30 cm. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa ion karbon dapat teratenuasi sepenuhnya. Namun, interaksi ion karbon dengan materi menghasilkan partikel sekunder yang tidak diinginkan, seperti proton, neutron, foton, dan elektron. Beton yang ditambahkan neodimium 10% adalah bahan yang paling baik sebagai material perisai radiasi karena jumlah fluks partikel primer dan sekunder paling rendah dibandingkan dengan variasi material perisai lainnya.

Carbon ion therapy is currently widely developed in the world because it has a high patient recovery rate. The walls of this therapy installation room require a radiation shielding material that ensures carbon ions cannot leave the installation room. Therefore, this study aims to analyse the effect of energy, thickness, and percentage of rare earth metal addition on concrete-based radiation shielding material. This analysis uses Monte Carlo simulation with Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) software. The radiation shielding material used is concrete with rare earth metals such as Cerium, Lanthanum, Neodymium, and Yttrium added. The percentage variation of rare earth metal addition to radiation shielding material is 2%, 5%, and 10%. The variation of carbon ion energy used is 50 MeV/u and 100 MeV/u and the variation of material thickness used, namely 5 cm, 15 cm, and 30 cm. The results obtained show that carbon ions can be fully attenuated. However, the interaction of carbon ions with the material produces unwanted secondary particles, such as protons, neutrons, photons, and electrons. Concrete added with 10% neodymium is the best material as a radiation shielding material because the amount of primary and secondary particle flux is the lowest compared to other shielding material variations.