ISO 9005-2007 Nuclear energy - Uranium dioxide powder and sintered pellets - Determination of oxygen uranium atomic ratio by the amperometric method《核物理 二氧化铀粉末和.pdf

1、 Numro de rfrence ISO 9005:2007(F) ISO 2007NORME INTERNATIONALE ISO 9005 Deuxime dition 2007-03-01 nergie nuclaire Poudre et pastilles frittes de dioxyde duranium Dtermination du rapport atomique oxygne/uranium par la mthode ampromtrique Nuclear energy Uranium dioxide powder and sintered pellets Det

2、ermination of oxygen/uranium atomic ratio by the amperometric method ISO 9005:2007(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modif

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8、pplication 1 2 Principe 1 3 Ractions. 1 4 Ractifs 1 5 Appareillage 2 6 Prparation de lchantillon pour essai 7 7 Mode opratoire 7 8 Expression des rsultats . 8 9 Rapport dessai . 10 Bibliographie 11 ISO 9005:2007(F) iv ISO 2007 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de norma

9、lisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en 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 orga

10、nisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges co

11、nformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internati

12、onales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi

13、de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 9005 a t labore par le comit technique ISO/TC 85, nergie nuclaire, sous-comit SC 5, Technologie du combustible nuclaire. Cette deuxime dition annule et remplace la premire dition (ISO 9005:1994), qui a fait lobjet dune rvision technique. NO

14、RME INTERNATIONALE ISO 9005:2007(F) ISO 2007 Tous droits rservs 1 nergie nuclaire Poudre et pastilles frittes de dioxyde duranium Dtermination du rapport atomique oxygne/uranium par la mthode ampromtrique 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale dcrit une mthode analytique pour la dter

15、mination du rapport atomique oxygne/uranium dans la poudre et les pastilles frittes de dioxyde duranium. La mthode sapplique des chantillons de poudre et de pastilles de dioxyde duranium hyper stchiomtrique. La prsence dagents rducteurs ou dadditifs organiques non dcomposs rend la mthode inoprante.

16、2 Principe 2.1 Lchantillon est dissous dans de lacide orthophosphorique qui noxyde pas luranium(VI) contenu dans les molcules de UO 2 . Ainsi luranium(IV) prsent dans la solution dissoute provient uniquement de molcules de UO 3et/ou de U 3 O 8,et est proportionnel loxygne en excs dans ces molcules.

17、La teneur en uranium(VI) dans la solution est dtermine par titrage laide dune solution pralablement talonne de sulfate dammonium et de fer(II) hexahydrat dans de lacide orthophosphorique. Le point final du titrage est dtermin par ampromtrie laide dune paire dlectrodes de platine polarises. Le rappor

18、t oxygne/uranium est calcul partir de la teneur en uranium(VI). 2.2 Une fraction de lchantillon denviron 1 g est dissoute dans de lacide orthophosphorique. La dissolution a lieu sous une atmosphre dazote ou de dioxyde de carbone si lon analyse des matriaux fritts. Quand on analyse des matriaux fritt

19、s trs dense, la dissolution a lieu une temprature suprieure dans de lacide phosphorique purifi dont on a partiellement retir leau. La solution une fois refroidie est titre laide dune solution dacide orthophosphorique et de sulfate dammonium et de fer(II) hexahydrat, pralablement talonne au dichromat

20、e de potassium. Le point final du titrage est dtect par laugmentation soudaine dun courant entre deux lectrodes de platine polarises lorsquon dpasse une certaine quantit de solution de sulfate dammonium et de fer(II) hexahydrat. 3 Ractions 22 43 22 UO 2Fe 4H U 2Fe 2H O + + 4 Ractifs Utiliser uniquem

21、ent des ractifs de qualit analytique reconnue et de leau dminralise. 4.1 Acide orthophosphorique, (H 3 PO 4 ) = 1,75 g/ml. 4.2 Acide nitrique concentr, c(HNO 3 ) = 14 mol/l; (HNO 3 ) = 1,4 g/ml. ISO 9005:2007(F) 2 ISO 2007 Tous droits rservs4.3 Acide orthophosphorique, purifi. Ajouter 1 500 ml dacid

22、e orthophosphorique (4.1) 40 ml dacide nitrique (4.2) dans un rcipient cylindrique en quartz et porter progressivement la temprature 275 C. Maintenir cette temprature pendant 45 min en faisant passer dans la solution un lger courant dazote ou de dioxyde de carbone. Aprs retour la temprature ambiante

23、, conserver le liquide dans une bouteille en verre. 4.4 Sulfate dammonium et de fer(II), solution c(NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 = 0,05 mol/l ou (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 = 14,5 g/l environ. Porter 1 000 ml dacide orthophosphorique (4.1) une temprature de 60 C 70 C dans un rcipient en verre. Ajouter 20 g de sul

24、fate dammonium et de fer(II) hexahydrat (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 6H 2 O et remuer jusqu dissolution. Refroidir et conserver la solution sous une atmosphre dazote ou de dioxyde de carbone. talonner cette solution au dichromate de potassium selon la mthode classique pour chaque srie dchantillons. Calcule

25、r la molarit de la solution de fer(II). 4.5 Oxyde naturel duranium U 3 O 8solution talon, c(U 3 O 8 ) = 0,01 mol/l ou c(U 3 O 8 ) = 0,084 21 g/l. Dissoudre 0,842 1 g dU 3 O 8pur dans de lacide orthophosphorique purifi (4.3), en chauffant si ncessaire. Refroidir et diluer 100 ml avec de lacide orthop

26、hosphorique purifi (4.3). NOTE La concentration en 2+ 2 UO de cette solution sera de 0,02 mol/l. la dissolution une mole de U 3 O 8forme une mole dions U 4 +(non ractive) et deux moles dions 2+ 2 UO , ce qui est quivalent la dissolution dune mole dUO 2(non ractive) et de deux moles dUO 3 . Ainsi, ce

27、tte solution contient 0,02 moles de 2+ 2 UO par litre. Pour garantir la stchiomtrie de lU 3 O 8il est recommand de chauffer immdiatement avant lusage. 4.6 Azote ou dioxyde de carbone, contenant une fraction volumique doxygne infrieure 20 10 6 . 5 Appareillage Matriel courant de laboratoire, et 5.1 A

28、ppareil de dissolution inerte, de type A; voir Figure 1. 5.2 Appareil de dissolution inerte, de type B; voir Figure 2. 5.3 Paire dlectrodes; voir Figure 3. Hors utilisation, conserver les lectrodes dans une solution de titrage termine; voir 7.4.2. Il convient de nettoyer les lectrodes de temps en te

29、mps en procdant comme suit. Plonger les lectrodes platine dans de lacide nitrique concentr (4.2) bouillant, contenant 10 g/l 20 g/l de dichromate de potassium pendant environ 5 min. Rincer leau dminralise, puis les plonger dans une solution de sulfate de fer(II) 1 mol/l pendant 30 s 60 s, et rincer

30、nouveau leau dminralise. 5.4 Circuit bi ampromtrique de dtermination par point final; voir Figure 4. 5.5 Burette piston, dune capacit de 5 ml ou 1 ml, pouvant donner des indications 0,001 ml et dote dune extrmit capillaire pour plonger dans la solution de titrage. 5.6 Bloc de chauffage thermostat ou

31、 enveloppe isolante. ISO 9005:2007(F) ISO 2007 Tous droits rservs 3 Dimensions en millimtres Lgende 1 condenseur 2 puits thermomtrique 3 entre dazote 4 fiole 5 joint conique rod, femelle ISO 383-34/35 6 joint conique rod, mle ISO 383-34/35 Figure 1 Appareil de dissolution Type A ISO 9005:2007(F) 4 I

32、SO 2007 Tous droits rservsDimensions en millimtres Lgende 1 rcipient de dissolution en quartz avec collerette rode 2 couvercle en pyrex, ou quivalent, avec collerette rode, munie de quatre (3 6) goulots 3 goulot conique rod ISO 383-24/29, pour lintroduction de la prise dessai 4 goulot conique rod IS

33、O 383-14/23, pour lintroduction du thermomtre 5 goulot conique rod ISO 383-7/16, pour lintroduction dun tube purgeur lazote 6 tube central pour lintroduction de lagitateur, muni de deux paliers en polyttrafluorothylne (PTFE) 7 agitateur en quartz, longueur totale des pales 25 mm, avec une frquence d

34、e rotation constante de 900 r/min 8 enveloppe chauffante lectrique contrle par un rgulateur de temprature associ au thermocouple situ dans le goulot 4 Figure 2 Appareil de dissolution Type B ISO 9005:2007(F) ISO 2007 Tous droits rservs 5Lgende 1 tubes de verre, diamtre interne 3 mm, assembls 2 colma

35、tage de verre 3 lectrodes de platine (10 10) aVers le circuit de dtection bi ampromtrique point final. Figure 3 Paire dlectrodes ISO 9005:2007(F) 6 ISO 2007 Tous droits rservsa) Circuit b) Dessous (vue des broches) Lgende 1 lectrodes 26 numros des broches 7 multimtre, 100 A 8 non 9 interrupteur prin

36、cipal a Rouge. bNoir. cPour utiliser la totalit de la plage du multimtre, retirer 741 ou lquivalent, introduire 1 V la broche 6 et ajuster VR2 pour une dviation totale. dAjuster pour 300 mV. Alimentation: Ancom DPS ou quivalent. Figure 4 Circuit de dtection bi ampromtrique point final ISO 9005:2007(

37、F) ISO 2007 Tous droits rservs 7 6 Prparation de lchantillon pour essai 6.1 Poudre de dioxyde duranium Lchantillon de laboratoire est analys sans autre prparation. 6.2 Pastilles frittes de dioxyde duranium Broyer lchantillon analyser dans un mortier percussion et le faire passer au travers des tamis

38、 douverture de maille de 250 m et 150 m jusqu ce quenviron 2 g de lchantillon soient passs au travers du tamis de 250 m et aient t retenus par le tamis de 150 m. Cette fraction 150 m 250 m sert dchantillon pour essai. Une oxydation significative pourrait sanctionner lutilisation dune mouture trop fi

39、ne de lchantillon pour essai. On peut utiliser des pastilles entires ou des gros fragments mais les temps de dissolution en seront prolongs dautant. Le broyage des pastilles frittes prsente un risque important de roxydation. Il convient deffectuer le broyage de lchantillon dans une atmosphre inerte

40、pour minimiser lincertitude de mesure. 7 Mode opratoire 7.1 Poudre de dioxyde duranium 7.1.1 Peser, 0,001 g prs, environ 1 g dchantillon pour essai et noter la valeur trouve m. Introduire la prise dessai dans un bcher forme basse de 50 ml de capacit, et ajouter 30 ml 0,5 ml dacide orthophosphorique

41、(4.1). Recouvrir le bcher dun verre de montre. 7.1.2 Prparer une solution dessai blanc par dissolution normale, comme suit. Introduire 30 ml 0,05 ml dacide orthophosphorique (4.1) dans un bcher forme basse de 50 ml de capacit. Recouvrir le bcher dun verre de montre. 7.1.3 Porter la prise dessai et l

42、a solution dessai blanc une temprature de 160 C 180 C jusqu dissolution complte. Refroidir la temprature ambiante. 7.1.4 Pour tenir compte de lhumidit il est possible, soit de scher lchantillon avant pese, soit de dterminer la teneur en uranium indpendamment. 7.1.5 Si une meilleure exactitude est re

43、quise, il convient deffectuer la dissolution dans un appareil de dissolution inerte de type A (5.1). 7.2 Pastilles frittes de dioxyde duranium 7.2.1 Peser, 0,001 g prs, environ 1 g dchantillon pour essai et noter la valeur trouve m. Introduire la prise dessai dans la fiole dun appareil de dissolutio

44、n inerte de type A (5.1) et ajouter 30 ml 0,5 ml dacide orthophosphorique (4.1). 7.2.2 Prparer une solution dessai blanc par dissolution inerte, comme suit. Introduire 30 ml 0,05 ml dacide orthophosphorique (4.1) dans la fiole dun appareil de dissolution inerte de type A (5.1). 7.2.3 Assembler lappa

45、reil de dissolution inerte. Faire passer un courant dazote ou de dioxyde de carbone (4.6) dans la solution et porter la prise dessai et le blanc une temprature de 160 C 180 C jusqu dissolution complte. Refroidir la temprature ambiante. NOTE 1 Certains lots dacide orthophosphorique peuvent contenir d

46、es impurets rductrices. La mthode dcrite en 7.3 donne une exactitude suprieure. NOTE 2 Il peut tre ncessaire de chauffer certains chantillons trs denses une temprature plus leve pour parvenir la dissolution. Appliquer le mode opratoire de 7.3. ISO 9005:2007(F) 8 ISO 2007 Tous droits rservs7.3 Pastil

47、les de dioxyde duranium trs denses 7.3.1 Peser, 0,001 g prs, environ 1 g dchantillon pour essai et noter la valeur trouve m. Introduire la prise dessai dans le rcipient en quartz dun appareil de dissolution inerte de type B (5.2) et ajouter 50 ml 1 ml dacide orthophosphorique purifi (4.3). 7.3.2 Prparer une solution dessai blanc par dissolution inerte de pastilles trs denses, comme suit. Introdu