Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong, 13 Oktoher 2009

ISSN 1693-4687

ANALISIS GEOMETRI KERNEL URANIUMOKS IDA SETELAH PENGERINGANMENGGUNAKAN IMAGE ANALYSIS

Sri Ismarwanti dan Suwardi

Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir

ABSTRAK -- ANALISIS GEOMETRI KERNELURANIUM OKSIDA SETELAH PENGERINGANMENGGUNAKAN IMAGE ANALYSIS. Telah dilakukananalisis geometri dengan teknik pengambilan citra danmenggunakan program image-j untuk cuplikan acak kerneluranium oksida setelah pengeringan yang berasal dari PTAPB­BATAN Yogyakarta tahun 2008. Analisis ini bertujuan untukmenguasai karakterisasi geometri kernel bahan bakar.Pencitraan dilakukan dengan kamera Dino perbesaran 40 kali.Analisis citra kernel uranium oksida menggunakan lima metodepreprocessing citra yang berbeda yaitu watershed, erode, dilate,open dan close. Dengan metode-metode preprocessing citratersebut diperoleh luas rata-rata 1,387 mm2, 1,348 mm2, 1,430mm2, 1,385 mm2 dan 1,393 mm2• Feret's diameter rata-rata1,447 mm, 1,432 mm, 1,468 mm, 1,449 mm dan 1,451 mm.Kebulatan rata-rata 0,872, 0,864, 0,868, 0,867 dan 0,867.

Katakunci: kernel uranium oksida, image-j, preprocessing citra

ABSTRA CT -- DRIED KERNEL URANIUM OXIDE

GEOMETRY ANALYSIS USED IMAGE ANALYSIS. Geometryanalysis used image analysis technique and image-j softwarehas done for uranium oxide sample originate from PTAPB­BATAN Yogyakarta in 2008. This analysis to characterizekernel uranium oxide geometry. Imaging used Dyno camerawith 40 magnification. This analysis used jive imagepreprocessing methods, there are watershed, erode, dilate, openand close. That image processing methods resulted averagearea 1.387 mnl, 1.348 mm2, 1.430 mm2, 1.385 mm2 and 1.393mnl. The averageferet's diameter 1.447 mm, 1.432 mm, 1.468

mm, 1.449 mm and 1.451 mm. The average circularity 0.872,0.868, 0.868, 0.867 and 0.867.

Keywords: uranium oksida kernel, image-j, imagepreprocessing

1. PENDAHULUAN

Kernel bahan bakar maupun kernel berlapis TRISO(Tristructural-isotropic) pertama kali digunakan dalamReaktor Temperatur Tinggi (RTT). RTT merupakan salahsatu jenis reaktor daya tipe maju yang mempunyai sistimkeselamatan pasif dan melekat, bermoderator grafit danberpendingin helium. Pada umumnya, reaktormenggunakan partikel bahan bakar jenis TRISO yangterdiri dari 4 lapisan, mulai dari lapisan yang palingdalam yaitu pyrolitic carbon densitas rendah (PyC),pyrolitic carbon densitas tinggi sebelah dalam (IPyC),silicon carbide (SiC) dan pyrolitic carbon densitas tinggi

sebelah luar (OPyC) seperti ditunjukkan oleh gambar 1.Diantara keempat lapisan tersebut, SiC dipandangmempunyai peranan paling penting yang berfungsi selainmempertahankan integritas mekanik partikel bahan bakar,juga mempunyai kemampuan yang efektif dalammenahan hasil belah yang bersifat logam.

Outer Pvrolytic CarbonSiHconCarbide

Inner PvroJvt ic CarbonPorous Carbon Buffer

Coated Particle

Fuel Kernel

(UCO, UOz)

Gambar 1. KernelbahanbakarjenisTRISO.

Dalam arti yang sesungguhnya kernel adalah intI.Kernel uranium oksida adalah inti yang digunakan dalamcoated particle. Geometri dari suatu kernel akanmempengaruhi pada unjuk kerjanya, terutama derajatkebulatan (sphericity) dari kernel. Hal ini banyakditentukan dalam proses pembuatannya. Densitas kerneljuga dipengaruhi oleh proses pembuatannya yaitu pad aproses gelasi dimana medium untuk gelasi sangatmempengaruhinya. Dalam percobaan akan dilakukananalisis terhadap kernel uranium oksida untukmengetahui geometri kernel dengan menggunakan kerneldari PTAPB BAT AN. Dimana nantinya analisis terhadapgambar ini akan dapat digunakan untuk menentukankarakterisasi dari suatu kernel u:anium oksida.

Penentuan geometri kernel uranium oksida dalampenelitian ini adalah memanfaatkan sofware Image-J.Sofware ini dikembangkan pada awalnya untuk analisiscitra pada bidang kesehatan. Aplikasi sofware dapatlansung digunakan untuk menganalisis gambar secara duadimensi dan dalam hasil pengukurannya akan diperolehluasan (area), kebulatan (circularity) dan diameterterjauh (jeret's diameter) dari obyek gambar.

Kegiatan ini bertujuan untuk menguasai karakterisasigeometri kernel bahan bakar. Penentuan geometri kerneluranium oksida dilakukan dengan teknik pengambilan

B-13

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong. 13 Oktober 2009

ISSN 1693-4687

citra dan analisis dengan image processing. Diharapkandengan menggunakan sofware image-j dapat mengurangikesalahan pengukuran geometri kernel uranium oksida.Hasil karakterisasi nantinya dapat digunakan dalampenentuan karakteristik dari kernel uranium oksida yangtelah dibuat.

II. TATAKERJA

Sampel berupa kernel U30S yang berasal dari PTAPB­BAT AN diletakkan pada sample holder. Sampelkemudian diambil citranya dengan mikroskop digitalDINO dengan perbesaran 40 kali. Citra yang diambillaludiolah dan dianalisis dengan bantuan programpenganalisis citra Image-j. Lebih jelasnya langkah­langkah analisis tersebut dapat dilihat pada diagram alirpada gambar 2 dan gambar 3.

~

+ --

.~-~Image ... !

Enhancement

t .~rosesdila~

+r---'-~..-,.-..---.~..~-,Proses erode 1

watershed

Set ScaleS~t Me71~ure;:Z~nt

Analisa Partikel

Output-luas (area)

-kebulatan (circularity)-jarak titik teIjauh (Jeret)

Pengambilan citra dengan Dino kamera,disimpandalam file jpg.

Preprocessing citramenggunakan program image-j

Selesai .' ,/-~~Gambar3. Diagram alir subrutin analisis gambar

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Rekaman tahapan analisis dan hasil contoh kerneldisajikan pada gambar 4 dan tabell

Gambar 2. Diagram alir langkah-langkah analisis

Analisis citra

J

•.OIL·O

(a)

b

• •• •• •~

(d)

• ••--(e)Gambar 4. Citra kernel dengan preprocessing (a) watershed (b) erode(c) dilate (d) open (e) close

B-14

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong, J 3 Oktober 2009

TABEL 1. DATA HASIL ANALISIS MENGGUNAKAN IMAGE-J.

ISSN 1693-4687

Watershed ErodeDilateOpenCloseNo Area**Cire.Feret*Area**Cire.Feret*Area**Cire.F eret*Area**Cire.F eret*Area**Cire.F eret**

11.2150.8781.3231.180.8661.3091.2510.8711.341.2150.8681.3241.2160.8691.324

21.4470.8651.571.4090.861.5541.4850.8651.5861.4470.8621.571.4470.8631.57

31.5110.888104691.4730.88910451.5490.8921.4881.510.891.4691.5110.8911.469

410450.892104341.4110.891.4151.4870.8941.4521.4490.8921.43410450.8931.434

51.4360.8781.4731.3960.8761.4581.4710.8841.4871.4330.8781.472104330.8831.472

61.4550.891.442104130.879104241.4890.8871.4581.4510.8811.4411.4510.8851.441

71.3310.8611.4311.2950.8561.4141.3680.8631.4531.3310.859104331.3320.8611.433

81.3980.8741.4821.3610.86810464104350.8721.51.3980.871.4821.3980.871.482

91.2920.8831.3791.2550.8741.361.3290.881.3981.2920.8771.3791.2920.8781.379

101.2270.8851.3241.3420.7461.5391.2620.8891.3431.380.7491.5551.2280.8881.324

II1.6640.881.5211.1930.8811.305I. 7050.8631.5391.2270.8821.3241.6640.861.521

121.2550.8831.339I. 6230.8811.5041.2910.8581.3551.6620.8831.5211.2560.8541.339

131.1950.8881.3111.2210.8771.3221.2230.8851.3291.2550.8791.3391.1890.8841.31

141.6150.8951.491.1560.8881.291.6480.8931.5051.1890.8891.311.6090.8911.488

151.2070.8971.3161.5690.8871.471.2360.8911.3311.6080.889104881.2020.8891.313

161.4830.8881.4611.1660.8531.2961.5140.8861.4781.2010.8581.3131.4760.8841.459

171.1630.891.285104380.881.441.1910.8881.2981.4760.883104591.1570.8861.282

181.3410.8171.4161.1210.8791.2671.3730.807104331.1570.8831.2821.3360.8041.414

19104390.8911.4171.2980.8381.3841.4770.895104321.3340.841.4041.440.8931.417

201.0640.7651.3471.40.891.4011.8130.8581.695104390.8931.4171.770.8551.679

211.770.8551.6791.030.8091.331.4310.8681.5431.0610.8111.3491.3940.8661.524

221.3940.8671.521.7240.8551.6641.3320.8821.4221.7690.8591.6791.2960.8811.407

231.2960.8821.4071.3570.8671.5051.4510.8831.4891.3940.8681.5241.4140.8811.473

241.4140.8841.4731.2590.8791.3891.4310.8621.5081.2950.8821.4041.3950.861.493

251.3950.865104931.3770.882104581.3880.8921.4651.4140.8841.4731.3520.8911.446

261.3570.8911.4461.3580.8611.4771.2450.8711.381.3950.862104931.210.8691.365

271.210.8711.3651.3220.8871.4311.3250.883104281.3570.888104491.2890.8811.412

281.2890.8831.4121.1750.8641.351.3570.788104561.210.8661.3651.3190.78510438

291.3150.851.4271.2510.8791.3961.3190.8681.4491.2880.883104121.2840.86610434

301.2840.8661.4341.2760.83110411.5980.9021.5271.3120.833104271.5590.9011.509

311.5590.9011.5091.2460.8621.416104570.8611.5821.2830.865104311.4190.8591.567

321.4180.8561.5671.520.91.4911.3910.8041.5181.5590.9011.5091.3530.8241.502

331.3510.8181.5021.3790.8511.5521.5390.8661.5591.4180.8541.5671.5010.8631.539

341.50.8651.5391.3130.8521.4611.5010.8741.5481.3490.8541.478104620.8721.532

351.4620.8741.5321.4610.8551.521.5620.8841.5181.50.8691.5391.5240.8831.502

361.5230.8831.5021.4220.8621.5161.280.8391.384104610.8661.5321.2450.8371.368

371.2420.8661.349104840.8751.486104580.8811.4821.5220.8771.5021.420.8791.468

381.420.887104671.2060.841.331.3370.872104261.2410.8411.3471.3010.871.409

391.30.8761.4091.3830.88104521.5070.893104321.420.88110467104690.8911.417

401.4690.8891.4171.2640.871.3921.3260.791.451.30.872104091.2890.7851.432

411.2840.8691.4111.4310.887104011.6160.8611.6081.4690.889104171.5760.8591.591

421.5790.8651.5981.2450.8251.3941.5290.8781.561.2810.8281.4111.490.8761.544

431.4910.8831.5441.5380.8531.581I. 6060.8471.5271.5780.8551.5981.5660.8681.509

441.5650.8731.509104520.881.5281.2940.8411.3871.490.8821.5441.2580.8371.37

451.2570.8531.3521.5250.8641.4911.5220.8571.5231.56~0.8681.509104830.8551.507

461.4830.8581.5061.2190.8381.3351.4010.8541.4471.2550.8411.3521.3630.8511.429

471.3630.858104291.4440.8710483 1.4820.87210498

481.3250.8531.412 1.3620.85610429

Rata-rata1.3870.8721.4471.3490.8651.432104300.8681.4681.3860.867104491.3930.8671.451

Keterangan:* Ukuran dalam mm**Ukuran dalam mm2

B-15

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong, 13 Oktoher 2009

Percobaan dilakukan dengan menggunakan programimage-j. Awal proses adalah dengan melihat secara visualletak obyek yang diambil dengan mikroskop. Pre­processing dilakukan sebelum dilakukan analisis. Pre­processing yang dilakukan ada lima metode yaitu denganproses erode, dilate, open, close dan watershed. Dalammelakukan proses citra ini untuk mendapatkan ukurandalam satuan panjang (milimeter) maka harus dilakukanset scale atau penyesuaian skala sebelum melakukananal is is dengan cara mengambil gambar skala (disiniyang digunakan adalah mistar) seperti yang terlihat padagambar 5: Pada gambar 5 terlihat bahwa dalam ukurangambar 1024 pixel terdapat 7 skala millimeter maka Ipixel adalah 0.0068 mm dengan pembulatan empat angkadibelakang koma.

1024

pixels

Gambar5. Mistar

Banyaknya obyek yang dapat dianalisis dari percobaanadalah 48 data untuk proses erode dan open, 46 datauntuk dilate dan close, 47 data untuk proses watershed.Perolehan banyaknya data dipengaruhi olehpreprocessing yang dilakukan. Proses erode membuatobyek gambar menjadi lebih kecil dari dimensi yangsebenarnya. Ini karena proses erode adalah suatu prosesdimana jika terdapat A dan B yang merupakan himpunan

Z\ maka erosion A oleh B dilambangkan dengan AeBdan diformulasikan sebagai:

AeB = {xj(Bt ~ A }sehingga feret's diameternya menjadi lebih kecil darisemula seperti hasil di tabel I. Perubahan dimensi inimenjadikan obyek yang mempunyai letak salingberdekatan akan menjadi terpisah sehingga programmengenali dari tiap-tiap obyek yang ada.

Proses dilate membuat dimensi obyek menjadi lebihbesar. Hal ini karena proses dilate adalah jika terdapat Adan B yang merupakan himpunan Z" maka dilatation A

oleh B dilambangkan dengan A E9 B , dandiformulasikan sebagai:

A E9 B = ~1(B)x (\ A * m}

sehingga feret's diameter juga membesar. Perubahandimensi ini menyebabkan obyek yang saling berdekatanmenjadi seperti menjadi satu sehingga oleh program tidakdikenali sehingga tidak dianalisis.

ISSN 1693-4687

Dengan menggunakan preprocessing open citra tidakteIjadi banyak perubahan hal ini karena proses yangteIjadi adalah proses gabungan antara proses erosion danproses dilation dimana prosesnya adalah erosionkemudian diikuti dengan dilation seperti formula dibawah ini:

'A 0 B =(AeB)E9BProses close hampir sarna dengan proses open yaitu

gabungan daTi proses erode dan dilation yangmembedakan adalah proses didahului dengan prosesdilation kemudian diikuti erosion dan diformulasikan

sebagai berikut:

A. B = (A E9 B)eBProses watershed adalah salah satu proses segmentasi

citra yang bisa digunakan untuk analisis citra denganobyek bersinggungan, dari percobaan yang telahdilakukan tidak terlihat adanya segmentasi karena obyektelah terpisah.

IV. KESIMPULAN

Analisis geometri gambar kernel uranium oksida dapatmenggunakan software Image-j, Parameter yang dapatdianalisis adalah luas (area), kebulatan(circularity/sphericity), diameter ([eret's diameter).Dengan lima metode preprocessing citra yang berbedayaitu watershed, erode, dilate, open dan close diperolehuntuk tiap-tiap metode luas rata-rata 1,387 mm2, 1,348mm", 1,430 mm2, 1,385 mm" dan 1,393 mm". Feret'sdiameter rata-rata 1,447 mm, 1,432 mm, 1,468 mm,1,449 mm dan 1,451 mm. Kebulatan rata-rata 0,872,0,864, 0,868, 0,867 dan 0,867. Pemilihan preprocessingyang tepat untuk memperoleh hasil yang akurat akandilakukan penelitian lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

[I] SUSIANTINI, ENDANG,"Minyak Jarak Kepyar SebagaiAltematif Medium Gelasi Dalam Pembuatan Kernel U02Dengan Metode Gelasi Internal", Berkala ilmiah MIPA,Vol 16,no 2, 2006.

[2] http://pdm-mipa.ugm.ac.id, diakses tanggal 15Juli 2008[3] ADIPRANATA RUDY, "Kombinasi Metode

Morphological Gradient dan Transfonnasi Watershed PadaProses Segmentasi Citra Digital", Universitas KristenPetra, 2005.

[4] http://iportfolio.petra.ac.id, diakses tanggal 03 September2008

[5] PRICE, JEFFERY R., AYKAC, DENIZ., HUNN, JOHND., KERCHER, ANDREW K., MORRIS, ROBERT N.,"New Developments ill Image-Based Characterizatoll ofCoated Particle Nliclear Flier', 2006.

[6] http://www.orn1.gov,diakses tanggal 08 Juni 2008[7] ANONYMOUS,lmage-J.[8] http://www.macupdate.com/info.php/id/14561/imagej.

diakses tanggal 17 Juni 2008

B-16