5. Jumlah Prototip Hasil Litbangyasa Energi Nuklir, Isotop dan Radiasi
Kegiatan perekayasaan perangkat nuklir berfokus pada beberapa bidang seperti instalasi nuklir, kesehatan, dan industri. Dalam bidang kesehatan, saat ini penggunaan perangkat kesehatan nuklir untuk terapi dan diagnostik telah banyak digunakan dan tersebar di seluruh Indonesia. Namun hampir seluruh perangkat tersebut merupakan produk luar negeri, sehingga berakibat ketergantungan terhadap produsen luar, yang berujung pada mahalnya biaya perawatan dan perbaikan. BATAN melakukan upaya pengembangan dan inovasi serta penguasaan perekayasaan perangkat nuklir yang lebih mengutamakan muatan lokal, sehingga memungkinkan biaya investasi dan perawatan yang lebih murah.
Pada tahun 2011 BATAN menargetkan 6 prototip dan dapat direalisasikan sejumlah 6 prototip (100%), yaitu:
5.1. Prototip Sistem Instrumentasi Kendali Reaktor Riset dan Reaktor Daya (local
controller DCS level operator)
Untuk menguji performansi perangkat maupun instalasi secara langsung, terutama instalasi yang memiliki teknologi dan resiko tinggi; misalnya instalasi industri oil and gas, penerbangan, luar angkasa, dan nuklir diperlukan investasi
yang tinggi dan harus mempertimbangkan resiko. Pada pengembangan desain dan optimasi diperlukan sumber daya, waktu, biaya, tenaga ahli dan resiko yang besar. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dipergunakan simulasi. Simulasi reaktor nuklir secara real-time mampu menampilkan performansi instalasi sehingga akan meningkatkan efektivitas dan efisiensi dalam desain maupun optimasi. Selain itu, simulasi real-time reaktor nuklir juga berperan penting untuk tujuan pendidikan, pelatihan tenaga ahli dan diseminasi. Untuk tujuan tersebut diperlukan perangkat yang mampu menunjukkan performansi reaktor nuklir secara tepat, namun tidak mengandung resiko dalam penggunaannya.
Prototip perangkat simulasi reaktor nuklir secara real-time dibangun berbasiskan multifunction RIO module dan NI PXI 8102 yang dirangkai dalam NI PXI-1031 chassis serta dilengkapi dengan perangkat lunak LabVIEW dan Veristand.
Gambar 3.23. Prototipe Sistem Instrumentasi Kendali Reaktor Riset dan Reaktor Daya (local controller DCS level operator)
Performansi simulasi real-time reaktor nuklir ditunjukkan oleh pengendalian berbasis sistem instrumentasi dan kendali safety maupun non-safety related. Perangkat direpresentasikan dalam model reaktor nuklir numerik yang dapat menerima masukan dari luar dengan menggunakan data logging. Graphical user interface (GUI) simulasi real-time dapat secara interaktif dinavigasi dengan masukan dan keluaran sinyal analog/digital. Model matematika reaktor nuklir berbasis LabVIEW dan Real Time NI Veristand yang dibangun dalam komputer PC dipindahkan ke modul NI PXI 8102 untuk merepresentasikan simulasi real time. Contoh tampilan pada gambar menunjukkan model pengendalian daya pada rektor riset berdasarkan pendekatan persamaan kinetika titik dengan data prekursor Iodine dan Xenon.
5.2. Prototipe Pencacah RIA untuk diagnosa kelenjar gondok
Pencacah RIA adalah alat untuk menganalisis zat-zat yang ada di dalam cairan tubuh, diantaranya urin, hormon, dan lain-lain atau kultur media yang berkadar rendah dan matriksnya komplek. Teknik pengukuran RIA berdasarkan pada reaksi immunologi dengan menggunakan radioisotop sebagai perunutnya. Teknik ini digunakan untuk mengetahui kandungan zat biologik tertentu dalam tubuh yang jumlahnya sangat kecil, misalnya hormon insulin, tiroksin, dan enzim. Prinsip pemeriksaan RIA adalah kompetisi antara antigen (bahan biologi yang diperiksa) dengan antigen radioaktif dalam memperebutkan antibodi yang jumlahnya sangat terbatas.
Aplikasi teknik nuklir dengan teknik Radioimmuno Assay (RIA) di bidang kesehatan digunakan dalam diagnosis beberapa penyakit seperti hepatitis B, kelenjar gondok, dan kanker payudara.
Pada tahun 2011 diperoleh Prototipe Pencacah RIA untuk diagnosa kelenjar gondok. Prinsip kerja sederhananya adalah Senyawa T-4 yang ditandai dengan 125I berkompetisi dengan T-4 dalam cuplikan darah pasien memperebutkan sejumlah antibodi yang tertentu jumlahnya. Setelah mengalami inkubasi beberapa lama, T-4 bertanda yang terikat dan yang bebas dipisahkan dengan menggunakan Poly Ethylene Glycol. Selanjutnya endapan yang mengandung fraksi yang terikat pada antibodi dicacah dengan sistem spektrometer, konsentrasi T-4 dalam darah pasien dapat dibaca dari kurva baku.
Pengoperasian sistem cacah ini dilakukan inovasi dan otomatisasi. Pada sistem manual, penempatan sampel dilakukan satu persatu, kemudian baru dilakukan pencacahan serta tidak ada fasilitas memori sebagai penyimpan data. Pencacah RIA hasil Libangyasa BATAN telah menggunakan sistem otomatis untuk penempatan sampel dan dilengkapi dengan fasilitas penyimpan data.
Gambar 3.24. Prototipe Pencacah RIA untuk diagnosa kelenjar gondok
5.3. Prototip Brachyterapy Medium Doserate untuk Kanker Servik
Brachytherapy dikenal juga sebagai radioterapi internal, radioterapi sumber tertutup, curietherapy atau endocurietherapy adalah bentuk radioterapi dimana sumber radiasi ditempatkan di dalam atau di samping daerah yang memerlukan pengobatan. Brachytherapy umumnya digunakan sebagai pengobatan yang efektif untuk leher rahim/servik, prostat, payudara, kanker kulit dan juga dapat digunakan untuk mengobati tumor.
Prinsip radioterapi adalah mematikan sel kanker dengan memberikan dosis yang tepat pada volume tumor/target yang dituju dan menjaga agar efek radiasi pada jaringan sehat disekitarnya tetap minimum. Radiasi akan merusak sel-sel kanker sehingga proses multiplikasi atau pembelahan sel-sel kanker akan terhambat.
Pada tahun 2011, BATAN melakukan pengembangan perangkat Brachyterapy, dengan mengembangkan perangkat remote afterloading atau dikenal juga dengan sebutan Treatment Delivery System (TDS). Perangkat ini memerlukan tegangan listrik AC 220 Volt/50 Hz.
Perangkat ini terdiri dari beberapa bagian yaitu distributor channel, kontainer sumber, dan penggerak sumber. Distributor channel berfungsi untuk memilih jalur yang akan dilewati sumber. Terdapat 12 lubang yang bisa digunakan sesuai dengan obyek yang akan diterapi.
5.4. Prototipe Pesawat Sinar-X Fluoroscopy
Perangkat pesawat sinar-x fluoroscopy merupakan sebuah perangkat penghasil sinar-x yang dapat digunakan untuk diagnosa medis. Perangkat sinar-x fluoroscopy yang ada sekarang ini akan menghasilkan sebuah gambar yang divisualisasikan pada layar pendar (fluorosecent screen). Dari layar pendar ini dokter akan langsung melakukan pengamatan untuk menentukan tindakan diagnosis namun beresiko terkena pancaran radiasi dari tabung sinar-x.
Gambar 3.25. Prototipe Brachyterapy Medium Doserate Untuk Kanker Cervic
Pada tahun 2011, BATAN menghasilkan pesawat sinar-x fluoroscopy dengan keunggulan mengurangi resiko radiasi pada dokter/operator saat penggunaan, dan telah dilakukan uji fungsi. Perekayasaan dilakukan dengan cara mentransfer data hasil pencitraan ke dalam sistem komputer dengan kamera. Dengan demikian dokter cukup melihat hasil gambar melalui monitor yang ditempatkan di ruang kontrol dan dapat mengurangi bahaya paparan radiasi. Sinar-x yang dipancarkan hasil dari pencitraan akan ditangkap oleh layar pendar (Fluoroscent screen) dan diterima oleh kamera untuk diteruskan ke monitor komputer. Data citra disimpan di komputer dan dapat pula dilakukan pengolahan lebih lanjut untuk meningkatkan kualitas gambar sebelum ditampilkan atau dicetak. Dari komputer, gambar hasil pencitraan dapat langsung dibaca oleh dokter pemeriksa, di dalam ruang kontrol yang aman terhadap radiasi. Keuntungan pesawat sinar-x Fluoroscopy ini adalah: tidak memerlukan film, pemeriksaan cepat dan langsung didapatkan hasilnya, aman bagi operator/dokter, sistem kendali dan penangkap citra menggunakan komponen yang mudah didapat di pasaran.
Gambar 3.26. Perangkat Pesawat sinar X fluoroscopy
5.5. Prototip Perangkat Scintigraphy
Pada tahun 2011 BATAN menghasilkan prototip perangkat scintigraphy, yang merupakan alat diagnostik suatu penyakit menggunakan teknik kedokteran nuklir. Perangkat ini akan menghasilkan citra dua dimensi dari proses metabolisme suatu organ tubuh.
Diagnosis menggunakan perangkat scintigraphy dilakukan dengan menempatkan sistem deteksi perangkat scintigraphy pada lokasi organ tubuh yang akan didiagnosis. Kemudian radionuklida disuntikkan ke dalam tubuh pasien. Radionuklida akan mengikuti peredaran darah dan turut dalam proses metabolisme organ tubuh. Radiasi yang dipancarkan oleh radionuklida akan dideteksi oleh sistem deteksi perangkat scintigraphy. Kristal scintilasi pada sistem deteksi akan mengubah radiasi menjadi foton. Foton kemudian digandakan oleh tabung pengganda foton (Photo Multiplier Tube - PMT) dan diubah menjadi sinyal listrik. Sinyal keluaran sistem deteksi akan diolah oleh sistem elektronik dan diubah menjadi bentuk digital. Data digital ini diteruskan ke sistem pengolah data untuk ditampilkan.
Perangkat scintigraphy menggunakan PSPMT dapat mendeteksi posisi radiasi yang datang. Dengan menggunakan PSPMT jumlah PMT yang digunakan dapat dikurangi sehingga dapat memperkecil dimensi dari sistem deteksi perangkat scintigraphy. Selain itu daya listrik yang digunakan juga dapat dikurangi. Perangkat ini cocok digunakan untuk mendiagnosis organ tubuh berukuran kecil, seperti: jantung, ginjal, kelenjar gondok, dan lain-lain.
5.6. Prototip Sistem Pencitraan Peti Kemas
Paket teknologi sistem pencitraan peti kemas dengan teknik serapan sinar gamma. Dengan menggunakan sistem ini, verifikasi dan validasi isi peti kemas dapat dilakukan secara otomatis. Peti kemas dipindai menggunakan sinar gamma yang tak tampak dan memiliki daya tembus besar, kemudian sinar yang menembus peti kemas akan ditangkap oleh detektor dan diolah menjadi citra. Citra ini kemudian diverifikasi dengan data yang tercatat pada faktur ekspor impor. Pada tahun 2011 telah diperoleh sistem pencitraan peti kemas skala laboratorium yang tujuannya sebagai dasar perhitungan untuk merancang bentuk yang nyata atau lebih besar sesuai dengan kebutuhan yang akan digunakan di pelabuhan-pelabuhan laut. Sistem pencitraan terdiri dari sebuah dummy peti kemas skala lab dengan ukuran luas permukaan target 120 cm x 80 cm, 4 buah detektor NaI(Tl) diameter 6 mm, 1 buah sumber 60Co 10 mCi, sebuah kolimator
Gambar 3.27.
Perangkat Scintigraphy Menggunakan Position Multiplier Photomultiplier Tube (PSPMT)
diameter 6 mm, pemegang detektor dan sumber penggerak detektor dan sumber kearah vertikal dan horisontal dengan jarak pergerakan 6 mm, mikrokontroller pengaktuasi, dan akuisisi, perangkat lunak penyimpan dan kompresi data hasil akuisi perangkat lunak pengolah data, perangkat lunak penampil menjadi citra dimensi dua.
Beberapa keuntungan pengunaan sistem pencitraan peti kemas dengan teknik serapan sinar gamma: tidak diperlukan daya listrik, khususnya untuk sumber, karena sumber sudah memancarkan radiasi dengan sendirinya, sehingga efisiensi dapat lebih ditingkatkan; tidak diperlukan maintenance untuk sumber radiasi gamma, karena mempunyai waktu paruh yang sangat lama.
Gambar 3.28. Sistem pencitraan peti kemas dengan teknik serapan sinar gamma
Capaian sasaran 1 dengan indikator “ Jumlah Prototip Hasil Litbang Enisora” dalam rangka upaya pencapaian target jangka menengah sejumlah 19 prototip di tahun 2014. Pada tahun 2010 telah diperoleh 7 prototip, sampai dengan 2011 secara kumulatif telah diperoleh 12 prototip, yaitu 63,16% dari target total. Prototip hasil litbang BATAN ini akan dikembangkan menjadi paket teknologi dengan memfasilitasi kebutuhan mitra komersial dan diharapkan nantinya akan di scale up menjadi skala industri.