ISO 10981-2004 Nuclear fuel technology - Determination of uranium in reprocessing-plant dissolver solution - Liquid chromatography method《核燃料技术 后处理厂溶解器溶液中铀的测定 液.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 10981:2004(F) ISO 2004NORME INTERNATIONALE ISO 10981 Deuxime dition 2004-06-15 Technologie du combustible nuclaire Dosage de luranium dans les solutions de dissolution des usines de retraitement Mthode par chromatographie en phase liquide Nuclear fuel technology Determination o

2、f uranium in reprocessing- plant dissolver solution Liquid chromatography method ISO 10981:2004(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

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7、e lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ii ISO 2004 Tous droits rservsISO 10981:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos. iv

8、 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives. 1 3 Principe 1 4 Ractifs 2 5 Appareillage. 2 6 Mode opratoire 3 7 Expression des rsultats 4 8 Fidlit et exactitude. 4 9 Interfrences 4 Annexe A (informative) Exemple dimpression partir de progiciel de chromatographie. 7 ISO 10981:2004(F) iv ISO 2004 T

9、ous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) 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 t

10、ude 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 troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la

11、normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment 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 soum

12、is aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales 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 analogu

13、es. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 10981 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 pre

14、mire dition (ISO 10981:1993), qui a fait lobjet dune rvision technique. NORME INTERNATIONALE ISO 10981:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 1Technologie du combustible nuclaire Dosage de luranium dans les solutions de dissolution des usines de retraitement Mthode par chromatographie en phase liquide

15、1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie une mthode danalyse qui permet de dterminer la concentration de luranium entre 0,1 g/l et 400 g/l dans les solutions nitriques provenant des racteurs eau lgre, des racteurs de type graphite-gaz et des racteurs rapides. Elle dcrit comment

16、 linterfrence ventuelle due aux ions nitrite et au plutonium est contourne. Les autres constituants prsents normalement dans les solutions de combustible ninterfrent pas. La mthode est applicable au contrle de marche des usines et non des fins comptables. 2 Rfrences normatives Les documents de rfren

17、ce suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 8299: 1) , Technologie du combustible nuclaire Dtermi

18、nation de la teneur isotopique et des concentrations en matriaux nuclaires de luranium et du plutonium dans une solution dacide nitrique Spectromtrie de masse thermoionisation 3 Principe 3.1 Lchantillon est dilu dans une solution aqueuse dacide ascorbique, de manire amener lacidit libre de la soluti

19、on nitrique injecte dans la colonne chromatographique, en dessous de 0,1 mol/l en HNO 3(1 pH 3). NOTE 1 La colonne est dtruite si le pH de la solution en contact avec la phase stationnaire est soit infrieur 1, soit suprieur 9. Afin dviter une hydrolyse du plutonium, le pH de la solution doit tre inf

20、rieur 3. Avec la procdure dcrite dans la prsente Norme internationale, lchantillon est suffisamment dilu dans lacide ascorbique pour maintenir le pH entre 1 et 3. Lutilisation de la colonne dans cette gamme de pH permet dobtenir une dure de vie de la colonne denviron un an. NOTE 2 Le Pu(IV) est fort

21、ement retenu sur la colonne; son lution retarde peut gnrer des interfrences entre des injections successives. Lacide ascorbique rduit le Pu(IV) en Pu(III); cette espce est rapidement lue et ninterfre pas. Une dilution 1:50 est normalement approprie pour des chantillons de solutions de dissolution de

22、 combustibles irradis provenant des racteurs eau lgre; la masse duranium alors injecte dans la colonne chromatographique est comprise entre 2 10 3g et 10 g. 3.2 Une chromatographie de partage de paires dions est ralise sur une colonne de silice greffe remplie de phase stationnaire de type C1 (mthyle

23、) de granulomtrie 5 m. 1) publier. (Rvision de lISO 8299:1993) ISO 10981:2004(F) 2 ISO 2004 Tous droits rservsNOTE Diffrents types de colonnes avec des greffons hydrocarbons allant de -CH 3 -C 5 H 11peuvent tre utiliss. Les conditions opratoires reportes dans la prsente Norme internationale ont t op

24、timises pour des colonnes de type C1 (mthyle) ou C2 (thyle). 3.3 Llution de luranium (pic chromatographique) est dtecte par spectrophotomtrie UV. Les dtecteurs spectrophotomtrique bande passante fixe centre autour de = 254 nm sont largement disponibles et faciles installer en boite blinde. Avec un s

25、pectrophotomtre bande variable, les mesures peuvent tre ralises dans la gamme de 210 nm 230 nm avec une plus grande sensibilit. Un dtecteur barrette de diodes UV visible est recommand pour juger de la forme et de la puret du pic. 3.4 On mesure la surface du pic chromatographique par intgration et le

26、 rsultat est obtenu par comparaison avec les mesures dtalons effectues dans les mmes conditions. 4 Ractifs Utiliser uniquement des ractifs de puret analytique reconnue. Toutes les solutions aqueuses doivent tre prpares avec de leau dminralise ayant une rsistivit lectrique suprieure 10 Mcm. 4.1 Acton

27、itrile (CH 3 CN) pour chromatographie. 4.2 Bromure de ctyl-trimthyl-ammonium C 16 H 33 (CH 3 ) 3 NBr ou hydroxyde de ctyl-trimthyl- ammonium C 16 H 33 (CH 3 ) 3 NOH. 4.3 Hydrognosulfate de sodium (NaHSO 4 ). 4.4 Sulfate dammonium (NH 4 ) 2 SO 4 . 4.5 Acide ascorbique (C 6 H 8 O 6 ), solution (c = 5

28、10 2mol/l). NOTE Lacide ascorbique pulvrulent est stable. Les solutions aqueuses soxydent facilement par exposition lair. La solution est prparer et utiliser sans tarder. 4.6 Acide trifluoroactique (CF 3 CO 2 H), puret 99 %, solution pour spectrophotomtrie. 4.7 Phase mobile, solution contenant 5 10

29、3mol/l de bromure de ctyl-trimthyl-ammonium (4.2); 2 10 2mol/l dhydrognosulfate de sodium (4.3) et 0,18 mol/l de sulfate dammonium (4.4) dans un mlange dactonitrile (4.1) et deau (25 % 75 % en volume); dgazer et ajouter 0,1 % en volume de solution dacide trifluoroactique (4.6) avant lemploi. 4.8 Sol

30、utions de rfrence duranium, des concentrations aussi voisines que possible des chantillons analyser, contenant gnralement entre 0,1 g/l et 400 g/l duranium et prpares partir de matriaux de rfrence certifis. 5 Appareillage 5.1 Matriel courant de laboratoire de haute activit, effectuant des analyses s

31、ur des solutions contenant de luranium, du plutonium et des produits de fission. 5.2 Filtres en polytrtrafluorothylne (PTFE), de porosit 0,22 m. ISO 10981:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 35.3 Ensemble chromatographique, (voir Figure 1) comprenant: une pompe pour chromatographie haute pression; u

32、ne vanne dinjection quatre voies, munie dune boucle interne de 1 l; une pr-colonne chromatographique de longueur 3 cm et de diamtre intrieur 4,6 mm; une colonne chromatographique de longueur 10 cm et de diamtre intrieur 4,6 mm; NOTE Une pr-colonne vite de changer la totalit de la colonne en cas de b

33、ouchage. un dtecteur spectrophotomtrique fonctionnant une longueur donde, , de 254 nm; un intgrateur/calculateur automatique; un systme pour le transfert des chantillons prpars vers la vanne dinjection du chromatographe. 6 Mode opratoire 6.1 talonnage 6.1.1 Utiliser au moins deux solutions de rfrenc

34、e duranium (4.8) des concentrations encadrant celles des chantillons analyser. 6.1.2 Dans une fiole jauge de 100 ml, introduire une aliquote de 2 ml de la premire solution de rfrence duranium. NOTE Avec un diluteur automatique, le volume de Ichantillon et par consquent celui des effluents analytique

35、s peuvent tre rduits (par exemple 0,5 ml dans 25 ml). 6.1.3 Complter le volume 100 ml avec de lacide ascorbique (4.5) et homogniser. 6.1.4 Injecter 1 l de la solution de rfrence dilue dans la boucle dchantillonnage. 6.1.5 Effectuer la chromatographie sur la colonne avec la phase mobile (4.7) un dbit

36、 de 1 ml/min. Le temps de rtention de luranium est de lordre de 5 min. Llution est complte aprs 8 min environ. 6.1.6 Dterminer les surfaces des pics laide de lintgrateur. 6.1.7 Aprs chaque analyse, rincer la ligne daspiration avec une solution dacide nitrique (0,1 mol/l par exemple), afin dviter une

37、 contamination rsiduelle ou une cristallisation par suite de lvaporation de lchantillon prcdent. 6.1.8 Reprendre 6.1.2 6.1.7 avec lautre (les autres) solution(s) de rfrence. 6.2 Analyse des chantillons 6.2.1 Traitement de lchantillon Filtrer lchantillon au moyen dun filtre en PTFE (5.2), puis introd

38、uire une aliquote de 2 ml de cette solution dans une fiole jauge de 100 ml. Complter 100 ml avec de la solution dacide ascorbique (4.5) et homogniser. 6.2.2 Mesure chromatographique Injecter 1 l de la solution dilue dans la boucle dchantillonnage, puis procder aux oprations 6.1.5 6.1.7. ISO 10981:20

39、04(F) 4 ISO 2004 Tous droits rservs7 Expression des rsultats Calculer la concentration en uranium partir de la mesure de la surface du pic, en utilisant une interpolation linaire. La concentration basse des solutions de rfrence ne doit pas tre infrieure 95 % de la concentration haute. 8 Fidlit et ex

40、actitude 8.1 Gnralits Les estimations suivantes des performances du mode opratoire sont fondes sur une valuation statistique de rsultats danalyses faites en double sur environ 200 charges de solutions de dissolution de combustibles irradis provenant de racteurs eau lgre ayant un taux dirradiation al

41、lant de 20 000 MWj/t 35 000 MWj/t, et sur 45 charges de solutions de dissolution de combustibles irradis provenant de racteurs de type graphite-gaz ayant un taux dirradiation de lordre de 5 500 MWj/t. 8.2 Rptabilit Le coefficient de variation (incluant toutes les tapes de lArticle 6) est de lordre d

42、e 0,4 % 0,6 % pour des concentrations en uranium de 200 g/l lorsque la gamme dintgration est convenablement choisie. Lutilisation dun diluteur automatique amliore ce coefficient jusqu 0,2 %. 8.3 Exactitude La moyenne des rsultats obtenus par cette mthode sur deux mesures diffre de 0,1 % + 0,4 % par

43、rapport la moyenne des rsultats obtenus sur deux mesures par spectromtrie de masse par dilution isotopique (selon lISO 8299). Le coefficient de variation de lerreur systmatique est de lordre de 0,4 % ou moins. Il est recommand quune valuation des erreurs soit faite par les utilisateurs pour chaque u

44、sage particulier. 9 Interfrences 9.1 Plutonium Le plutonium (III) ninterfre pas. Le plutonium aux valences (IV) et (VI) peut induire des dformations du pic duranium lorsque le rapport U/Pu est infrieur 100. Toutefois, la solution dacide ascorbique (4.5), utilise dans les tapes de dilution 6.1.3 et 6

45、.2.1 rduit le plutonium la valence III temprature ambiante. Cette espce ninterfre pas. Cette procdure convient pour des solutions PUREX ges de moins dun mois. Pour des solutions plus vieilles il faut augmenter la quantit dacide ascorbique. 9.2 Produits de fission et autres lments Les lments indiqus

46、dans le Tableau 1, prsents dans un concentrat de produits de fission, naffectent pas la ligne de base dans la rgion du chromatogramme qui concerne lanalyse, lorsque leurs concentrations sont infrieures celles spcifies. 9.3 Anions nitrite Les ions nitrite interfrent sils sont prsents. Cependant la so

47、lution dacide ascorbique (4.5) utilise pour ltape de dilution en 6.1.3 et 6.2.1 rduit les ions nitrite pour viter les interfrences. ISO 10981:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 5Tableau 1 lments Concentration g/l lments Concentration g/l B P Na Mg Ca Fe Cr Ni Mn Cu Al 0,1 0,1 22,0 5,0 0,1 10,2 0,1 2,2 10,5 0,2 40,0 Ba Mo Ce Rh Zr La Sr Pr Nd Ru Gd 0,7 1,9 0,2 0,3 4,0 1,0 0,1 1,1 1,7 0,3 0,1 ISO 10981:2004(F) 6 ISO 2004 Tous d