## INTEGRASI DATA REACTIVITY COMPUTER  KE SISTEM INTERNET REACTOR LABORATORY (IRL) REAKTOR KARTINI

## INTEGRATION OF REACTIVITY COMPUTER DATA INTO THE KARTINI REACTOR’S INTERNET REACTOR LABORATORY (IRL) SYSTEM
Zulfikar Elran Bhagaskara 1 , Resa Satria 1 , Umar Sahiful Hidayat 1
1 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator BATAN-Yogyakarta Email: zulfikar.elran@batan.go.id
Diterima : 1 Juli 2021, diperbaiki : 14 September 2021, disetujui : 20 September 2021

## ABSTRAK
INTEGRASI  DATA  REACTIVITY  COMPUTER  KE  SISTEM  INTERNET  REACTOR LABORATORY (IRL) REAKTOR KARTINI. Reactivity Computer merupakan modul elektronika yang  digunakan  untuk  mengukur  reaktivitas  dari  hasil  pembelahan  inti  di  teras  reaktor. Sebelumnya  sinyal  keluaran  reactivity  computer  diolah  dan  hanya  ditampilkan  pada  layar reactivity computer, namun penunjukannya belum terintegrasi dengan sistem IRL. Sehingga saat praktikum pengukuran reaktivitas batang kendali, peserta kesulitan untuk mengambil data karena perhatian  peserta  terbagi  antara  tampilan  IRL  dan  tampilan  reactivity  computer.  Agar  dapat diintegrasikan dalam sistem IRL, keluaran reactivity computer perlu dikonversi ke dalam besaran digital,  baru kemudian  diakuisisi ke  dalam  sistem IRL.  Untuk  mencapai  tujuan tersebut,  dalam penelitian  ini  dilakukan  beberapa  tahap,  pertama  pembuatan  rangkaian  pengkondisi  sinyal karena sinyal dari reactivity computer bernilai -10V sampai +10 Volt DC sementara analog digital converter (ADC) yang tersedia hanya mampu mengukur tegangan 0-5 Volt DC. Kedua pengujian rangkaian  pengkondisi  sinyal.  Ketiga  pembuatan  sistem  akuisisi  data  dari  ADC  ke  IRL  dan terakhir pengujian sistem secara keseluruhan. Setelah seluruh tahap dilakukan,  nilai reaktivitas dapat  ditampilkan  di  tampilan  IRL,  dengan  perbedaan  penunjukan  antara  display  reactivity computer dengan tampilan di IRL sebesar 1,1%.
Kata kunci : reaktivitas, reactivity computer, internet reactor laboratory.

## ABSTRACT

## INTEGRATION  OF  REACTIVITY  COMPUTER  DATA  INTO  THE  KARTINI  REACTOR’S
INTERNET  REACTOR  LABORATORY  (IRL)  SYSTEM.  Reactivity  Computer  is  an  electronic module used to measure the reactivity from nuclear reaction inside the reactor core. Previously, the reactivity computer output signal was processed and only displayed on the reactivity computer screen,  it  was  not  integrated  with  the  IRL  system.  So  that  during  measurement  of  control  rod reactivity exercise, participants had difficulty when collecting data because participants must pay attention to the IRL display and the computer reactivity display at almost the same time to collect exercise data. In order to be integrated with the IRL system, the output of the reactivity computer needs  to  be  converted  into  a  digital signal,  then  acquired  into the IRL  system. To  achieve  this objective, in this study several steps were carried out, first step is to create a signal conditioning circuit because the signal from the reactivity computer is -10V to +10 Volt DC while the available analog digital converter (ADC) is only able to measure 0-5 Volt DC. Second step is testing the signal conditioning circuit. Third step is creating the data acquisition system from ADC to IRL and final step is testing the whole system. After all steps are carried out, the reactivity value can be
Ke Sistem Internet…
(Zulfikar EB, dkk)
displayed  on  the  IRL  display,  with  difference  around  1,1%  between  value  at  the  reactivity computer display and value at the display of IRL.
Key words: reactivity, reactivity computer, internet reactor laboratory

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  yang  sangat pesat menyebabkan begitu banyak perubahan terhadap berbagai aspek kehidupan manusia. Perkembangan  teknologi  ini  menjadikan berbagai segi kehidupan manusia seolah olah tidak  terbatas  oleh  jarak  dan  waktu. Misalnya untuk  proses  belajar  mengajar  yang  dulunya dilakukan secara tatap muka pada waktu dan tempat  yang  telah  ditentukan,  kini  berubah menjadi  sistem online yang  dapat  dilak- sanakan kapan saja dan dimana saja [1] [2] [3].
Untuk  beradaptasi  dengan  kemajuan teknologi  tersebut  dikembangkanlah Internet Reactor  Laboratory (IRL)  di  reaktor  Kartini. Dengan  adanya  IRL,  praktikum  operasi  dan pengendalian  reaktor  nuklir  yang  awalnya dilakukan melalui tatap muka secara langsung, kini  dapat  dilakukan  melalui  media  internet tanpa  perlu  tatap  muka  langsung.  Sehingga mahasiswa  dari  berbagai  lokasi  bahkan  yang berbeda  negara  dapat  mengikuti  praktikum  di reaktor Kartini.
Ada  beberapa  menu  praktikum  yang disediakan  dalam  IRL,  salah  satunya  adalah praktikum  pengukuran  reaktivitas  batang kendali. Pengukuran reaktivitas batang kendali dilakukan dengan membuat reaktor kritis pada daya  rendah  sekitar  10  Watt.  Kemudian batang kendali dinaikkan beberapa persen dan diamati berapa besar reaktivitas yang dihasilkan  di  teras  reaktor.  Pengujian  ini dilakukan untuk masing-masing batang kendali dari posisi 0-100%. Adapun alat yang digunakan untuk mengukur reaktivitas  batang kendali reaktor kartini yaitu reactivity computer . Reactivity  computer merupakan  perang- kat elektronik yang berfungsi mengubah input
dari detector compensated ionization chamber (CIC)  menjadi  besaran  reaktivitas  dalam satuan  dollar  atau  sen  dollar  [4].  Hasil pengukuran reaktivitas oleh reactivity computer ditampilkan  pada display reactivity computer ,  belum  terintegrasi  dengan  sistem IRL.
Penunjukan  data  pengukuran  reaktivitas yang  belum  terintegrasi  dengan  sistem  IRL menyebabkan peserta dan pengajar praktikum mengalami  kesulitan  saat  melaksanakan praktikum  pengukuran  reaktivitas  batang kedali. Saat praktikum peserta harus mengamati  data  posisi  batang  kendali  dan periode reaktor di sistem IRL sementara data reaktivitas  batang  kendali  di display  reactivity computer diamati  melalui  kamera.  Untuk memindahkan  tampilan  bahan  ajar  antara sistem  IRL  dan  kamera  yang  menampilkan display  reactivity  computer, diperlukan  ke- terampilan  dan  kecepatan  dari  pengajar praktikum . Padahal waktu yang tersedia untuk mengamati data data tersebut hanya beberapa detik
Oleh  karena  itu,  untuk  mempermudah pelaksanaan praktikum pengukuran reaktivitas batang kendali, maka dilakukan integrasi data pengukuran reactivity  computer ke  dalam sistem IRL.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Reaktivitas Reaktor
Neutron  yang  diproduksi  saat  reaksi  fisi akan  mengalami  beberapa  kemungkinan. Diantaranya  diserap  oleh  bahan  bakar menghasilkan  reaksi  fisi,  diserap  oleh  bahan bakar tapi tidak terjadi reaksi fisi, diserap oleh bahan  non  fisi,  atau  keluar  dari  teras  reaktor [5].  Walaupun  ada  sebagian  neutron  yang
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVIII, No.2, Oktober 2021:hal. 20-27
tidak diserap oleh bahan bakar, reaktor nuklir tetap  dapat  beroperasi  menghasilkan  reaksi nuklir berantai selama neutron yang diproduksi sama  dengan  neutron  yang  diperlukan  untuk reaksi  fisi  ditambah  neutron  yang  tidak menghasilkan reaksi fisi [6].
Perbandingan  populasi  neutron  pada suatu generasi dibandingkan populasi neutron pada  generasi  sebelumnya  disebut  faktor multiplikasi efektif (K eff ). Namun untuk menjelaskan  kondisi  kekritisan  reaktor  nuklir lebih  umum  digunakan  istilah  reaktivitas  ( ρ )
dibandingkan K eff [7]. Persamaan 1 menunjukan  hubungan  antara  K eff dengan reaktivitas.
𝝆 = 𝑲 𝒆𝒇𝒇 −𝟏 𝑲 𝒆𝒇𝒇 (1)
Hubungan  nilai  reaktivitas  dan  K eff terhadap  kondisi  kekritisan  reaktor  nuklir ditunjukkan pada Tabel 1 [6].
Tabel 1. Kondisi kekritisan reaktor.
Kondisi Reaktor Sub Kritis Kritis Super Kritis K eff <1 1 >1 ρ <0 0 >0 Daya Reaktor Turun Konstan Naik

## Pengukuran Reaktivitas Batang Kendali
Reaktor  Kartini  merupakan  reaktor  nuklir riset  jenis  TRIGA  MARK  II  yang  berada  di Yogyakarta.  Desain  daya  maksimal  dari reaktor  ini  adalah  250kWatt,  namun  saat  ini hanya  dioperasikan  pada  daya  maksimal 100kW sesuai izin operasi yang diberikan oleh BAPETEN.
Teras  reaktor  Kartini  terdapat  90  lubang yang  diisi  bahan  bakar  sebanyak  71  buah, batang  kendali  3  buah,  tabung  iradiasi pneumatik  1  buah,  tempat  iradiasi central timble  1 buah,  sumber  neutron  1  buah  dan sisanya diisi dummy bahan bakar yang terbuat dari  grafit.  Masing-masing  konfigurasi  teras memiliki  nilai  reaktivitas  yang  berbeda  beda, sehingga setiap terjadi perubahan konfigurasi teras atau dalam periode waktu tertentu harus dilakukan  pengukuran  reaktivitas  batang kendali [8].
Tiga buah batang kendali di reaktor Kartini yaitu  batang  kendali  pengaman,  batang kendali  kompensasi,  dan  batang  kendali pengatur.  pengukuran  reaktivitas  batang kendali  di  reaktor  Kartini  dilakukan  satu  per
satu  untuk  setiap  batang  kendali.  Batang kendali yang sedang tidak diukur reaktivitasnya  diposisikan full  up ,  lalu  batang kendali  yang  diukur  reaktivitasnya  dinaikkan perlahan  hingga  reaktor  kritis  pada  daya rendah  10  Watt.  Kemudian  batang  kendali yang  diukur  dinaikkan  beberapa  persen  dan dicatat  reaktivitasnya.  Kemudian  reaktor dikrtitiskan  lagi  pada  daya  10  Watt  dengan cara  menurunkan  posisi  batang  kendali  yang tidak diukur reaktivitasnya. Sedangkan batang kendali yang didiukur, dinaikkan untuk dicatat reaktivitasnya.  Tahap  ini  diulangi  terus menerus  hingga  batang  kendali  yang  diukur dalam  kondisi full  up .  Adapun  nilai  reaktivitas batang  kendali  dari  posisi  0%  hingga  posisi batang  kendali  saat  reaktor  kritis  10  Watt pertama  kali  dilakukan  dengan  metode rod drop [9].
Metode rod  drop dilakukan  dengan menaikkan  dua  batang  kendali  yang  tidak diukur  ke  posisi full  up ,  dan  batang  kendali yang diukur diatur ke posisi awal saat reaktor kritis 10 Watt. Kemudian batang kendali yang diukur  reaktivitasnya  di scram  manual dan
Ke Sistem Internet…
http://jurnal.batan.go.id/idex/php/bprn
(Zulfikar EB, dkk)
dicatat  penunjukan  reaktivitasnya  sebagai reaktivitas rod drop . Alat  yang  digunakan  untuk  mengukur reaktivitas  di  reaktor  Kartini  yaitu reactivity computer seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Reactivity computer reaktor Kartini.

## METODOLOGI
Kegiatan  penelitian  dilaksanakan  dalam beberapa  tahap  yaitu  pembuatan  rangkaian pengkondisi  sinyal,  pengujian  rangkaian pengkondisi  sinyal,  pembuatan  program akuisisi  data  dari  ADC  ke  sistem  IRL,  dan terakhir pengujian sistem secara keseluruhan.

## Pembuatan  dan  Pengujian  Rangakain Pengkondisi Sinyal
Rangkaian  pengkondisi  sinyal  diperlukan karena  keluaran reactivity  computer merupa- kan sinyal tegangan -10 VDC sampai +10 VDC [10]. Namun analog to digital converter (ADC) yang tersedia merupakan ADC 10 bit dengan rentang  pengukuran  0-4,7  VDC.  Rangkaian pengkondisi  sinyal  dibuat  dari  rangkaian transistor seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian pengkondisi sinyal .
Walaupun output reactivity  computer adalah    -10 VDC sampai +10 VDC, nilai resis- tor dipilih untuk mengonversi tegangan dengan rentang -15 s/d +11 VDC agar lebih aman bagi ADC. Rentang tegangan tersebut akan dubah menjadi  tegangan  sekitar  0  s/d  5  VDC  pada titik A. Berdasarkan hukum Kirchoff, tengangan di titik A yaitu sebesar.
𝑽 𝑨 = −𝟐(𝑽 𝟏 )+𝟓(𝑽 𝟐 ) −𝟏𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎 × 𝟏𝟎 𝟒 + 𝑽 𝟐 (2)
Rangkaian  pengkondisi  sinyal  tersebut kemudian diuji dengan memberi tegangan -15 s/d  +11  pada  bagian  V1,  lalu  diukur  berapa tegangan pada titik A dan berapa nilai konversi ADC.
Setelah  diketahui  nilai  konversi  ADC untuk  berbagai  nilai  tegangan  input,  dicari persamaan  untuk  mengonversi  kembali  nilai pembacaan  ADC  ke  nilai  tegangan  atau  nilai reaktivitas.
A ↓ I1 ↓ I3 → I2
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVIII, No.2, Oktober 2021:hal. 20-27

## Pembuatan Program Akuisisi Data dari ADC ke Sistem IRL
Pembuatan  program  akusisi  data  terbagi menjadi  dua  bagian,  yaitu  pada  bagian  ADC yang  terhubung  dengan  mikrokontroler  dan pada  bagian  IRL.  Komunikasi  antara  mik- rokontroller  dengan  sistem  IRL  dilakukan dengan  komunikasi  USB  serial.  Secara  garis besar, diagram alir program akuisisi data yang dibuat ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram alir program akuisisi data.
Blok  berwarna  hijau  pada  diagram  alir menunjukkan  program  dibuat  pada  mikro- kontroler,  blok  berwarna  biru  menunjukkan program  dibuat  pada  sistem  IRL,  dan  blok berwarna  putih  menunjukkan  program  dibuat pada mikrokontroler dan IRL.

## Pengujian Sistem Keseluruhan
Pengujian  sistem  secara  keseluruhan dilakukan  dengan  melakukan  pengukuran reaktivitas  batang  kendali,  lalu  diamati  hasil pengukuran  yang  ditunjukkan  pada reactvity
computer dan hasil pengukuran yang ditampilkan di IRL.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pembuatan  dan  Pengujian  Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Setelah  rangkaian  pengkondisi  sinyal dibuat,  rangkaian  diuji  dengan  memberi tegangan input bervariasi lalu diukur tegangan V A dan  dicatat  hasil  pengukuran  ADC.  Hasil pengujian ini ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Rangkaian
Pengkondisi Sinyal. Vin V A (Perhitungan) V A (Terukur) ADC -14,7 0,631 0,647 140 -10,0 1,354 1,365 297 -9,05 1,500 1,511 328 -8,07 1,651 1,660 361 -7,05 1,808 1,817 394 -6,03 1,965 1,973 428 -5,07 2,112 2,119 462 -4,01 2,275 2,280 495 -3,04 2,425 2,430 529 -2,00 2,584 2,587 564 -1,00 2,738 2,742 596 0,00 2,892 2,894 629 1,05 3,055 3,055 664 2,00 3,200 3,200 697 3,03 3,358 3,358 729 4,02 3,511 3,508 764 5,00 3,662 3,658 796 6,00 3,816 3,807 828 7,02 3,972 3,965 864 8,00 4,123 4,114 895 9,05 4,285 4,219 932 10,00 4,431 4,419 965 11,5 4,662 4,650 1015
Ke Sistem Internet…
http://jurnal.batan.go.id/idex/php/bprn
(Zulfikar EB, dkk)
Berdasarkan  data  pada  Tabel  2  dapat disimpulan bahwa dengan rangkaian pengkondisi  sinyal  yang  dibuat,  ADC  mampu mengukur  tegangan  input  -15  s/d  11  VDC, Tegangan  terukur  pada  titik  A  juga  hampir sama  bila  dihitung  menggunakan  persamaan 2,  hanya  terdapat  selisih  rata-rata  sebesar 0,4% antara perhitungan dengan pengukuran,
Selanjutnya  dibuat  grafik  untuk  me- ngetahui  linieritas  hasil  konversi  ADC,  serta untuk mendapat persamaan konversi dari ADC ke reaktivitas, Grafik konversi ADC ditunjukkan pada Gambar 4,
Gambar 4, Grafik hubungan tegangan input dengan pembacaan ADC,
Berdasarkan grafik pada Gambar 4 dapat disimpulkan  bahwa  hasil  konversi  ADC  dari sistem  yang  dibuat  sangat  linier  karena  R≈1, Dari  grafik  tersebut  juga  didapat  persamaan untuk  mengonversi  hasil  pembacaan  ADC menjadi reaktivitas, yaitu,
Vin=0,03x-18,886                         (3)
Karena nilai reaktivitas≈Vin [10],maka,
Reaktivitas=0,03x-18,886                 (4)
Dimana x
merupakan hasil pembacaan  ADC,  Persamaan  tersebut
kemudian  dimasukkan  dalam  program untuk  menghitung  reaktivitas  batang kendali,

## Pembuatan Program dan Pengujian Sistem
Program  yang  dibuat  berjalan  dengan baik  karena  saat  sistem  di run tidak  terdapat error  baik  pada  sisi  mikrokontroler  maupun pada  sistem  IRL,  Potongan  program  akuisisi data di sistem IRL ditunjukkan pada Gambar 6, dan tampilan penunjukan reaktivitas di sistem IRL ditunjukkan pada Gambar 7,
Gambar 6, Program akuisisi data,
Gambar 7, Penunjukan reaktivitas batang kendali pengatur posisi 22,3% ke 24% ,
Setelah program dapat dijalankan, dilakukan  pengukuran  reaktivitas  batang kendali  untuk  menguji  sistem  yang  telah dibuat,  Berdasarkan  hasil  pengujian,  didapat data seperti pada Tabel 3,
y = 0,03x - 18,886 R² = 1 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 0 500 1000 Te ga ng an Inp ut Pembacaan ADC
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVIII, No.2, Oktober 2021:hal. 20-27
Tabel 3, Hasil pengujian sistem, Posisi Penunjukan Reactivity Comp,(c$) Penunjukan di IRL (c$) Batang Kendali Pengatur 9,80 ( rod drop) 14,10 14,00 22,30 27,00 26,30 33,90 27,40 26,17 45,70 32,20 32,63 57,00 22,30 21,83 100,00 30,00 29,00 Total 153,00 149,93 Batang Kendali Kompensasi 41,30 ( rod drop) 174,000 173 44,50 18,00 18,05 49,50 24,70 24,57 55,20 27,50 27,60 61,30 25,40 25,50 70,00 28,50 28,78 100 18,21 18,00 Total 316,310 315,503 Batang Kendali Pengaman 38,00( rod drop) 146,000 146,023 42,00 21,90 21,92 47,00 24,70 24,60 52,60 24,70 24,27 60,00 26,90 27,30 70,00 28,10 28,20 100 27,00 27,00 Total 299,300 299,313
Dari hasil pengujian pada Tabel 3 dapat diketahui  bahwa  data reactivity  computer sudah  dapat  terbaca  dengan  baik  di  sistem IRL,  dimana  selisih  hasil  pengukuran  antara penunjukan    di display  reactivity  computer dengan di sistem IRL rata-rata sekitar 1,1%.

## KESIMPULAN
Telah dilakukan integrasi data pengukuran reactivity  computer ke  dalam  sistem  IRL, Integrasi data ini dilakukan dengan menggunakan  rangkaian  pengkondisi  sinyal untuk  mengubah output  reactivity  computer menjadi 0-5VDC, Kemudian tegangan 0-5VDC dikonversi  menjadi  nilai  digital  dan  dikirim  ke
sistem  IRL  menggunakan  komunikasi  serial USB,  Data  konversi  digital  kemudian  diubah kembali menjadi nilai reaktivitas menggunakan persamaan 4,
Dari  hasil  pengujian  diketahui  terdapat perbedaan  sebesar  1,1%  antara  data  yang ditampilkan  pada display  reactivity  computer dengan  data  hasil  integrasi  pada  sistem  IRL, Dengan  selisih  pengukuran  yang  relatif  kecil ini,  maka  hasil  hasil  integrasi  data reactivity computer di sistem IRL dapat digunakan untuk praktikum  IRL,  Dengan  ditampilkannya  data reaktivitas  di  sistem  IRL,  mahasiswa  dan pengajar  lebih  mudah  dalam  melaksanakan praktikum,  karena  tampilan  data  reaktivitas, posisi  batang  kendali,  periode,  dan  daya sudah menjadi satu tampilan,
Ke Sistem Internet…
http://jurnal.batan.go.id/idex/php/bprn
(Zulfikar EB, dkk)

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    T,  Andriani,  "Sistem  Pembelajaran Berbasis  Teknologi  Informasi  dan Komunikasi," Sosial  Budaya  :  Media
Komunikasi Ilmu-Ilmu Sosial dan Budaya, vol,  12,  no,  1,  pp,  127-150, 2015,
[2]    S,  Anshori,  "Pemanfaatan  Teknologi Informasi  dan  Komunikasi  Sebagai Media Pembelajarn," Civic-Culture:
Jurnal Ilmu Pendidikan PKn dan Sosial
Budaya, vol, 2, no, 1, pp, 88-100, 2018,
[3]    Firman and S, R, Rahman,
"Pembelajaran Online di Tengah Pandemi Covid-19," Indonesian Journal of  Educational  Science  (IJES), vol,  2, no, 2, pp, 81-89, 2020,
[4]    General  Atomics,  R-20A  Reactivity Computer  Operation  and  Maintenance Manual, USA: General
Atomic
Company, 1976,
[5]    U,S,  Department  of  Energy,  DOE
Fundamental Handbook Nuclear Physics and Reactor Theory, Washington, 1993,
[6]     J, Sierchuła,  "Analysis  of  Reactivity Changes  During  the  Operation  of  a Nuclear  Power  Plant," Conference:
2018 International Interdisciplinary PhD Workshop, pp, 61-66, 2018,
[7]     United  States  Nuclear  Regulatory Commision,  Westingouse  Technology System  Manual,  Washington:  United States  Nuclear  Regulatory  Commision, 2016,
[8]     Badan Tenaga Nuklir Nasional, Laporan Analisis Keselamatan Revisi 2 Terbitan 2,  Yogyakarta:  Badan  Tenaga  Nuklir Nasional, 2019,
[9]     Badan Tenaga Nuklir Nasional, Standar Operasional  Prosedur  Kalibrasi  Batang Kendali  Reaktor  Revisi  1  Terbitan  1, Yogyakarta:  Badan  Tenaga  Nuklir Nasional, 2016,
[10]    M,  F,  Maulina  and  T,  J,  R,  Fadilla, Akuisisi  Data  Parameter  Reaktivitas Untuk  Mendukung  Internet  Reactor Laboratory  (IRL),  Malang:  Universitas
Negeri Malang, 2020,