ISO 12183-2016 Nuclear fuel technology - Controlled-potential coulometric assay of plutonium《核燃料技术 钚的控制电势库仑法分析》.pdf

1、 ISO 2016 Technologie du combustible nuclaire Dosage du plutonium par coulomtrie potentiel impos Nuclear fuel technology Controlled-potential coulometric assay of plutonium NORME INTERNATIONALE ISO 12183 Troisime dition 2016-08-15 Numro de rfrence ISO 12183:2016(F) ISO 12183:2016(F)ii ISO 2016 Tous

2、droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2016, Publi en Suisse Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laf

3、fichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Ch. de Blandonnet 8 CP 401 CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland Tel. +41 22 749

4、 01 11 Fax +41 22 749 09 47 copyrightiso.org www.iso.org ISO 12183:2016(F)Avant-propos iv 1 Domaine dapplication . 1 2 Rfrences normatives . 1 3 T ermes et dfinitions . 1 4 Principe 1 5 Ractifs . 2 6 Appareillage 2 7 Mise en uvre . 8 7.1 Mesure du plutonium 8 7.1.1 Pese de lchantillon dessai, avec u

5、ne incertitude de 0,01 %, K = 1. 8 7.1.2 Prparation de lchantillon dessai 9 7.1.3 Traitement prliminaire de llectrode 9 7.1.4 talonnage lectrique du systme dintgration de courant 11 7.1.5 Dtermination du potentiel formel .11 7.1.6 Dtermination du blanc coulomtrique .12 7.1.7 Mesure du plutonium .13

6、7.2 Analyse dchantillons dessai successifs 14 8 Expression des rsultats14 8.1 Calcul du facteur dtalonnage lectrique 14 8.2 Calcul du blanc .15 8.3 Fraction de plutonium lectrolys 16 8.4 Teneur en plutonium 16 8.5 Contrle qualit .17 9 Caractristiques de la mthode .17 9.1 Rptabilit .17 9.2 Intervalle

7、 de confiance 17 9.3 Temps danalyse 17 10 Interfrences .17 11 Variantes et optimisation de la procdure .21 11.1 Mesures de comptabilit et prparation des matriaux de rfrence .21 11.2 Mesures de contrle de procd .21 11.3 Conception de la cellule de mesure 22 11.4 Options pour les lectrolytes et lectro

8、des .22 11.5 Taille de lchantillon dessai .23 11.6 Corrections de courant de fond .23 11.7 Correction du fer 24 11.8 Ajustement du potentiel de contrle 24 11.9 Mthodes dtalonnage .25 Annexe A (normative) Purification par spar ation par change anionique 26 Annexe B (normative) Dtermination du potenti

9、el formel, E 028 Bibliographie .29 ISO 2016 Tous droits rservs iii Sommaire Page ISO 12183:2016(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en

10、 gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitem

11、ent avec la Commission lectrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utilises pour laborer le prsent document et celles destines sa mise jour sont dcrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des

12、diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles de rdaction donnes dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www. iso.org/directives). Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peu

13、vent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. Les dtails concernant les rfrences aux droits de proprit intellectuelle ou autres droits analogues

14、identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou dans la liste des dclarations de brevets reues par lISO (voir www.iso.org/brevets). Les appellations commerciales ventuellement mentionnes dans le prsent document sont donnes pour information, par souci de commodit, lint

15、ention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement. Pour une explication de la signification des termes et expressions spcifiques de lISO lis lvaluation de la conformit, ou pour toute information au sujet de ladhsion de lISO aux principes de lOrganisation mondiale du commerce (OMC) con

16、cernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 85, nergie nuclaire, technologies nuclaires, et radioprotection, sous-comit SC 5, Installations nuclaires, procds et technologie

17、s. Cette troisime dition annule et remplace la deuxime dition (ISO 12183:2005) qui a fait lobjet dune rvision technique.iv ISO 2016 Tous droits rservs NORME INTERNATIONALE ISO 12183:2016(F) Technologie du combustible nuclaire Dosage du plutonium par coulomtrie potentiel impos 1 Domaine dapplication

18、Le prsent document dcrit une mthode analytique pour le dosage lectrochimique de plutonium pur dans des solutions nitriques de qualit nuclaire, avec une incertitude ne dpassant pas 0,2 % dans un intervalle de confiance de 0,95 pour une simple dtermination (facteur dlargissement, K = 2). La mthode est

19、 adapte aux solutions aqueuses contenant plus de 0,5 g/L de plutonium et des chantillons dessai contenant entre 4 mg et 15 mg de plutonium. Lapplication de cette technique aux solutions contenant moins de 0,5 g/L et dchantillons dessai contenant moins de 4 mg de plutonium exige que lutilisateur dmon

20、tre exprimentalement que les objectifs relatifs la qualit des donnes applicables soient atteints. Pour certaines applications, une purification des chantillons dessai par change anionique est ncessaire avant la mesure pour liminer les substances interfrentes prsentes en quantits significatives. Se r

21、eporter lArticle 10 qui traite des interfrences et des actions correctives. La purification est aussi ncessaire dans les situations o la puret de lchantillon dessai nest pas connue ou quand elle peut fluctuer de faon imprvisible dans le procd de fabrication. LAr ticle 11 traite des changements dans

22、lapplication de la mthode et de la mthodologie qui peuvent tre appliques et des considrations importantes pour slectionner les paramtres de mesure, tout en restant lintrieur du domaine dapplication du prsent document. 2 Rfrences normatives Le prsent document ne contient aucune rfrence normative 3 T

23、ermes et dfinitio ns Aucun terme nest dfini dans le prsent document. LISO et lIEC tiennent jour des bases de donnes terminologiques destines tre utilises en normalisation, consultables aux adresses suivantes: IEC Electropedia: disponible ladresse http:/ /www.electropedia.org/ ISO Online browsing pla

24、tform: disponible ladresse http:/ /www.iso.org/obp 4 Principe Les tapes essentielles et leurs objectifs sont dcrits ci-aprs: les chantillons dessai sont prpars par pese et ports sec en prsence dacide sulfurique pour obtenir un sel de sulfate anhydre de plutonium solide et stable chimiquement, exempt

25、 de chlorure, fluorure, nitrate, nitrite, hydroxylamine et de composs organiques volatils; si cela est ncessaire pour liminer les interfrences, dissoudre les chantillons dessai et les purifier par change anionique, puis mettre sec la solution de plutonium lu en prsence dacide sulfurique pour obtenir

26、 la forme chimique sche de sulfate de plutonium; mesurer un blanc de llectrolyte base dacide nitrique et calculer la correction de courant de fond appliquer llectrolyse de lchantillon dessai due au courant de charge, faradique et rsiduel 1 ; ISO 2016 Tous droits rservs 1 ISO 12183:2016(F) dissoudre

27、lchantillon dessai sec dans llectrolyte pralablement mesur (le blanc); rduire lchantillon dessai un potentiel contrl qui lectrolyse le plutonium plus de 99,8 % en Pu 3+et mesurer le potentiel de la solution lquilibre la fin de cette tape par ajustement du potentiel de contrle 2 ; oxyder lchantillon

28、dessai un potentiel contrl qui lectrolyse le plutonium plus de 99,8 % en Pu 4+et mesurer le potentiel de la solution lquilibre la fin de cette lectrolyse par ajustement du potentiel de contrle; corriger le rsultat du courant de fond et de la fraction du plutonium qui nest pas lectrolys; talonner le

29、coulomtre en utilisant des talons lectriques traables et la loi dOhm; utiliser la valeur mesure du facteur dtalonnage du coulomtre et la constante de Faraday pour convertir les coulombs du courant intgr de llectrolyse en moles de plutonium; utiliser des talons plutonium de contrle qualit traables po

30、ur dmontrer de faon indpendante la performance du systme de mesure; mesurer priodiquement le potentiel formel du couple plutonium, E 0 , qui est propre lutilisateur selon la conception de la cellule, les connexions, le type dlectrode de rfrence, ainsi que du type dacide et de la molarit de llectroly

31、te. Ces tapes permettent de sassurer que les chantillons dessai prpars pour la mesure sont reprsentatifs, reproductibles et stables. Les chantillons dessai sont mesurs selon un protocole bas sur les principes fondamentaux et compatible avec un talonnage lectrique traable du coulomtre. Des informatio

32、ns dtailles supplmentaires sont fournies dans les Articles 10 et 11. 5 Ractifs Utiliser uniquement des ractifs de qualit analytique reconnue. Toutes les solutions aqueuses doivent tre prpares avec de leau dminralise, bidistille ou distille ayant une rsistivit suprieure 10 Mcm, cest-dire de leau puri

33、fie de qualit 1 selon lISO 3696. 5.1 Solution dacide nitrique, c (HNO 3 ) = 0,9 mol/L. NOTE Se reporter au 11.4 pour dautres options concernant les lectrolytes. 5.2 Solution dacide amidosulfurique, c (NH 2 HSO 3 ) = 1,5 mol/L. 5.3 Solution dacide sulfurique, c (H 2 SO 4 ) = 3 mol/L. NOTE La molarit

34、nest pas un paramtre critique pour lacide sulfurique utilis pour mettre sec les chantillons dessai de plutonium, sous rserve que la concentration du ractif se situe bien au-dessus du niveau auquel se forment des complexes de plutonium collodal. 5.4 Argon ou azote pur, (teneur en oxygne infrieure 10

35、ppm). 5.5 Air pur, (exempt de contaminants organiques). 6 Appareillage quipement courant de laboratoire de radiochimie de moyenne activit, adapt au travail avec du plutonium.2 ISO 2016 Tous droits rservs ISO 12183:2016(F) 6.1 Balance analytique, installe en milieu confin et capable de peser une mass

36、e de 1 g avec une incertitude de 0,1 mg (facteur dlargissement, K = 1). Cela reprsente une incertitude relative de 0,01 %. Le fait de peser une masse infrieure 1 g augmente lincertitude relative une valeur suprieure 0,01 %, de manire inversement proportionnelle. Si lincertitude de la balance install

37、e ne rpond pas au critre de 0,01 mg, des chantillons dessai plus grands sont requis en consquence. 6.2 Burette peser, en verre ou en matire plastique, le choix du matriau nest pas critique condition quil assure une masse stable (tare) et que la charge lectrostatique soit contrle comme dcrit en 7.1.1

38、. 6.3 quipement pour vaporation de lchantillon dessai dans la cellule coulomtrique, comprenant un chauffage radiant par-dessus ou une plaque chauffante avec rglage de temprature. Les exigences de conception et les caractristiques optionnelles pour lvaporation et la mise sec efficaces comprennent les

39、 actions suivantes: fournir des rglages permettant la fois une vaporation rapide et bien contrle, suivie dune mise sec de la solution restante dacide sulfurique une temprature plus leve; empcher la perte mcanique de la solution de lchantillon dessai, par bullition et/ou claboussures; empcher la cont

40、amination par des produits chimiques extrieurs tels que ceux pouvant tre utiliss pour neutraliser les vapeurs acides; chauffer la paroi de la cellule coulomtrique pour optimiser la mise sec et pour rduire autant que possible le reflux dacide sulfurique en plaant la cellule lintrieur dun tube optionn

41、el en aluminium dun diamtre intrieur suprieur de 1 mm 3 mm au diamtre extrieur de la cellule et dune hauteur infrieure de 1 mm 5 mm celle de la cellule; la paroi du tube entourant la cellule permet de chauffer la paroi de celle-ci lors de ltape de mise sec; NOTE la place des tubes daluminium, il est

42、 possible dutiliser un bloc en aluminium muni de trous percs selon une spcification similaire pour linsertion de la cellule. ajouter une alimentation dair facultative avec un tube dalimentation dirig vers la surface du liquide afin dobtenir une vitesse dvaporation optimale et disperser les vapeurs a

43、cides; ajouter un pigeage optionnel des vapeurs et leur neutralisation localement pour contrler les vapeurs acides en fonction de la conception de linstallation et des exigences relatives au systme de ventilation. Voir la Figure 1. ISO 2016 Tous droits rservs 3 ISO 12183:2016(F) Dimensions en centim

44、tres Figure 1 Systme dvaporation dchantillon 6.4 Coulomtre potentiel impos. Voir la Figure 2. 6.4.1 Cellule de coulomtrie, comprenant les lments suivants: un agitateur motoris avec une frquence de rotation suprieure 1 000 min 1 ; NOTE 1 Des moteurs vitesse ajustable permettent une optimisation des v

45、itesses de rotation des cellules individuelles. Il convient dutiliser des agitateurs motoriss aliments par des courants continus isols afin dempcher le bruit lectrique de se superposer au blanc et aux signaux du courant dlectrolyse de lchantillon dessai envoys lintgrateur. une cellule coulomtrique e

46、n verre cylindrique ou conique dune capacit de 50 mL ou moins, munie dun joint torique et dun couvercle adapt pour les quipements internes suivants: un tube dinjection de gaz inerte humidifi pour liminer loxygne atmosphrique dissous de la solution et de la cellule dlectrolyse, respectivement; un agi

47、tateur muni dune pale et dun axe raliss en matriaux chimiquement inertes par exemple, polyttrafluorothylne (PTFE) et conu pour empcher les claboussures; en gnral, laxe de lagitateur est situ au centre de la cellule et est reli directement au moteur de lagitateur; une lectrode de travail en or (par exemple, 99,99 %) et comprenant un fil dor usin ou soud un cadre cylindrique en fil