Pengembangan Antarmuka Konversi File Data Nuklir Terevaluasi pada Rentang Suhu. (Dinan Andiwijakusuma) PENGEMBANGAN ANTARMUKA KONVERSI FILE DATA NUKLIR TEREVALUASI PADA RENTANG SUHU TERTENTU UNTUK APLIKASI MCNP D. Andiwijayakusuma * ABSTRAK PENGEMBANGAN ANTARMUKA KONVERSI FILE DATA NUKLIR TEREVALUASI PADA RENTANG SUHU TERTENTU UNTUK APLIKASI MCNP5. Data nuklir merupakan bagian penting untuk pengembangan dan aplikasi di bidang ilmu dan teknologi nuklir. Salah satu aplikasi simulasi dan komputasi nuklir adalah MCNP, yaitu untuk menghitung simulasi partikel berbasis metoda Monte Carlo. MCNP memerlukan data nuklir dalam bentuk ACE format. Data nuklir format ACE ini bisa diperoleh melalui ENDF (Evaluated Nuclear Data File) yang telah diproses oleh aplikasi NJOY. Dalam penelitian ini dilakukan pengembangan antarmuka untuk memperoleh data nuklir dalam bentuk ACE format dari ENDF melalui proses perhitungan NJOY khusus untuk perubahan temperatur pada rentang tertentu. Telah dibuat antarmuka konversi ENDF menjadi format ACE untuk digunakan pada aplikasi MCNP5 untuk perhitungan simulasi nuklir. Kata-kata kunci: Data nuklir, MCNP, NJOY, ACE format ABSTRACT DEVELOPMENT OF CONVERSION INTERFACE OF EVALUATED NUCLEAR DATA AT TEMPERATURE RANGE IN PARTICULAR FOR MCNP5 APPLICATIONS. Nuclear-data is an important part in the development of applications on nuclear science and technology. MCNP is an application which of simulation calculation which calculate particle simulation using Monte Carlo method. MCNP code needs data in appropriated format called ACE format. ACE-format nuclear data can be obtained using ENDF (Evaluated Nuclear Data File) which is processed by NJOY calculation. In this research, we develop an interface to transform ENDF nuclear data to ACE format at certain temperature changes. From the ENDF interface ACE, format conversion has been made to be used on nuclear applications MCNP5 simulations. Keywords: Nuclear data, MCNP, NJOY, ACE format PENDAHULUAN Penggunaan data nuklir dalam pengembangan dan aplikasi di bidang ilmu dan teknologi nuklir merupakan bagian yang sangat penting. Data nuklir yang diperoleh melalui eksperimen harus disempurnakan, dikarenakan tidak adanya teori prediktif untuk reaksi induksi netron dalam rentang resonansi energi. Data hasil pengukuran kemudian dikoreksi untuk kondisi eksperimen seperti efek background, suhu ruangan, * Pusat Pengembangan Informatika Nuklir (PPIN) BATAN, e-mail: dinan@batan.go.id 153
Risalah Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir 2010, Oktober 2010 (153-159) geometri dan lain sebagainya. Namun data hasil eksperimen tidak bisa digunakan secara langsung untuk aplikasi perhitungan simulasi, diperlukan analisis cermat untuk menghasilkan himpunan data yang koheren. Evaluasi data melibatkan tahapan yang sangat panjang dan dalam memperoleh data yang koheren untuk setiap nuklida. Evaluasi data merupakan proses menganalisis data penampang lintang hasil eksperimen lalu mengkombinasikannya dengan prediksi dari perhitungan model nuklir kemudian dicoba mengekstrak menjadi nilai sebenarnya dari data penampang lintang (pada suhu 0 Kelvin). METODOLOGI Data nuklir yang sudah dievaluasi banyak ragamnya tergantung dari negara mana yang mempubilkasikan data nuklir hasil eksperimen tersebut, salah satu nya adalah ENDF (Evaluated Nuclear Data File). ENDF merupakan hasil dari Cross Section Evaluation Working Group (CSEWG) dan selanjutnya dikelola oleh National Nuclear data Center (NNDC) di Amerika Serikat. Sistem ENDF dikembangkan untuk penyimpanan dan pengambilan data nuklir, data tersebut kemudian digunakan untuk aplikasi pada teknologi nuklir, salah satunya adalah untuk aplikasi simulasi perhitungan netronik menggunakan MCNP (Monte Carlo N particle). MCNP [5] membutuhkan data nuklir dalam bentuk format ACE (A Compact ENDF), dalam format ini terdapat detail representasi data ENDF untuk data netron dan photon. Solusi untuk memperoleh data nuklir dalam bentuk format ACE adalah menggunakan perangkat lain yang dinamakan NJOY [4]. NJOY merupakan perangkat yang digunakan untuk mengkonversi data nuklir format ENDF ke dalam pustaka data untuk dan disesuaikan dengan aplikasi tertentu. NJOY memberikan akses yang seluas-luasnya untuk berbagai data nuklir di seluruh dunia termasuk ENDF/B-VI atau ENDF-BVII [6] di US, JEFF-3.1 di Eropa, JENDL- 3.3 di Jepang, BROND-2.2 di Rusia, dan CENDL di Cina. NJOY mempunyai kemampuan yang komperhensif untuk memproses data evaluasi dan mampu menjembatani untuk aplikasi yang membutuhkan metode Monte Carlo untuk energi kontinyu seperti MCNP. Penanganan NJOY juga meliputi variasi efek nuklir, termasuk resonansi, perluasan efek Doppler, pemanasan (heating), perusakan radiasi, hamburan termal, produksi gas dan sebagainya. MCNP juga membutuhkan data nuklir secara spesifik untuk suhu tertentu. Data ini bisa dihasilkan dari code NJOY dengan mengadopsinya dari format data ENDF. Namun jika langsung diintegrasikan pada MCNP tentu NJOY merupakan code yang terlalu besar, jika data yang dibutuhkan hanya untuk data nuklida pada suhu tertentu dengan format ACE. Secara sederhana, pengguna hanya perlu membuat input file sesuai dengan data yang dibutuhkan untuk kemudian dijalankan pada NJOY. Setelah NJOY dijalankan, maka diperoleh data format baru, namun sebenarnya hanya sedikit saja yang bisa dimanfaatkan dari hasil akhirnya (data dalam format ACE). Gambar 154
Pengembangan Antarmuka Konversi File Data Nuklir Terevaluasi pada Rentang Suhu. (Dinan Andiwijakusuma) berikut ini merupakan proses sekuensial pada NJOY untuk mendapatkan pustaka data nuklir format ACE, setelah diberi input file. Gambar 1. Proses sekuensial NJOYENDF menjadi format ACE [1] PEMBAHASAN Pembuatan antarmuka ini adalah untuk membatasi jumlah parameter yang diberikan pengguna dalam membuat NJOY input file sehingga lebih memudahkan, yaitu parameter suhu untuk nuklida tertentu. Kemudian antarmuka ini akan menjalankan proses perhitungan NJOY dan kemudian menyimpannya dalam direktori tertentu, lalu dilakukan update file XSDIR untuk dapat digunakan pada aplikasi MCNP. Gambar 2 adalah diagram alir proses dalam melakukan konversi file ENDF yang diproses ke dalam format ACE untuk nuklida dan pada suhu tenterntu. Gambar 2. Diagram alir antarmuka ENDF2ACE 155
Risalah Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir 2010, Oktober 2010 (153-159) Kemudian dilakukan penentuan nuklida yang akan diproses yaitu dengan memilih file ENDF sesuai dengan nuklida yang telah kita pilih. Setelah itu dilakukan pula penentuan nama folder untuk output, lalu lokasi aplikasi njoy99.exe dan file XSDIR sebagai katalog yang menampung hasil output dari aplikasi NJOY berupa file data nuklir dalam bentuk ACE Format. Nomor atom dan nomor massa juga diinputkan untuk melakukan pengecekan, kemudian harga suhu awal dan akhir serta selisih suhu yang kita inginkan untuk mendapatkan kerapatan data untuk temperatur. Setelah semua parameter diinputkan, maka program akan mulai berjalan untuk melakukan proses menggunakan aplikasi NJOY. Pada aplikasi ini hasil output file data nuklir berupa format ACE disimpan di direktori yang telah ditentukan dan nama file tersebut akan diupdate pada file XDIR sebagai katalognya. Proses perhitungan menggunakan NJOY terus berulang dimulai dari suhu awal (terendah) hingga suhu tertinggi (akhir). Gambar berikut ini adalah bentuk antarmuka yang ramah terhadap pengguna dalam bentuk Graphical User Interface (GUI). Gambar 3. Antarmuka ENDF2ACE Pengembangan dilakukan menggunakan bahasa pemrograman python [7] versi 2.5 dengan library grafik menggunakan wx.python. Pada penelitian ini dilakukan percobaan melakukan konversi data nuklida uranium U92238 dari pustaka ENDF-VII dengan rentang suhu 300K hingga 1000K menggunakan aplikasi NJOY99304.exe. Untuk satu file ACE format U92238 estimasi proses perhitungan sekitar 50 60 menit. Lama waktu proses ini tergantung dari jenis nuklidanya, untuk nuklida Oksigen O8016 hanya membutuhkan waktu 1 menit untuk setiap file ACE format. Berikut ini gambar cuplikan hasil output berupa file ACE format untuk nuklida U92238 beserta cuplikan isi dari XSDIR. 156
Pengembangan Antarmuka Konversi File Data Nuklir Terevaluasi pada Rentang Suhu. (Dinan Andiwijakusuma) Gambar 4.a Cuplikan folder output Gambar 4.b Cuplikan isi file XSDIR KESIMPULAN Telah dilakukan pengembangan antarmuka konversi data nuklir terevaluasi untuk kebutuhan simulasi perhitungan neutronik menggunakan metoda Monte Carlo MCNP. Dengan antarmuka ini bisa diperoleh data nuklir dengan rentang suhu tertentu ke dalam format ACE yang bisa di baca oleh MCNP. Hal ini digunakan untuk melakukan perhitungan simulasi aplikasi nuklir dengan karakteristik bahan/nuklida tertentu dengan rentang suhu yang diinginkan atau disesuaikan dengan simulasi yang akan dilakukan. 157
Risalah Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir 2010, Oktober 2010 (153-159) DAFTAR PUSTAKA 1. CABELLOS, O. and RUGAMA, Y., Processing and validation of JEFF3.1 library in ACE format at 10 different temperatures, International Conference on Nuclear Data for Science and Technology, 2007. 2. BRIESMER, J.F., MCNP, A General Monte Carlo N-Particle transport Code, Version 4C, LA-13709-M, 2000. 3. MAC FARLANE, R.E., user Input for NJOY. http://t2.lanl.gov/codes/njoy99/userinp 4. http://www-rsicc.ornl.gov/codes/psr/psr4/psr-480.html, NJOY 5. http://mcnp-green.lanl.gov/, MCNP 6. http://t2.lanl.gov/data/neutron7.html, Data ENDF B-VII 7. http://www.python.org/, python 2.5. DISKUSI LELI YUNIARSARI 1. Apakah antarmuka yang dimaksud berupa card-card interface yang terdiri dari software dan hardware, kalau betul pengembangan apa yang ditambahkan ke dalam hardwarenya? 2. Selain suhu apa bisa dilakukan untuk parameter lain? (data nuklir yang lain) DINAN ANDIWIJAYAKUSUMA 1. Antarmuka yang dimaksud adalah software interface berupa Graphical User Interface. Pengembangan ini dimaksudkan untuk memudahkan user untuk mengenerate data nuklir format ACE untuk MCNP, dimana selama ini pembuatannya dilakukan manual dan mulai pembuat input hingga mengelola output dari NJOY untuk memperoleh data nuklir yang siap pakai untuk MCNP5. 2. Parameter lain bisa ditambahkan untuk pengembangan tergantung permintaan user sesuai dengan kemampuan NJOY. 158
Pengembangan Antarmuka Konversi File Data Nuklir Terevaluasi pada Rentang Suhu. (Dinan Andiwijakusuma) DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : Dinan Andiwijayakusuma Tempat & Tanggal Lahir : Bandung, 27 Desember 1980 Pendidikan : S-1 Riwayat Pekerjaan Makalah : Bidang Komputasi - PPIN-BATAN : Pengembangan Antar muka. 159
Risalah Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir 2010, Oktober 2010 (153-159) 160