ISO 13465-2009 Nuclear energy - Nuclear fuel technology - Determination of neptunium in nitric acid solutions by spectrophotometry《核能 核燃料技术 用分光光度测定法测定硝酸溶液中的镎》.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 13465:2009(F) ISO 2009NORME INTERNATIONALE ISO 13465 Deuxime dition 2009-05-15nergie nuclaire Technologie du combustible nuclaire Dtermination du neptunium dans les solutions dacide nitrique par spectrophotomtrie Nuclear energy Nuclear fuel technology Determination of neptunium

2、 in nitric acid solutions by spectrophotometry ISO 13465:2009(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 modifi moins que lordinate

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7、O 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 2009 Tous droits rservsISO 13465:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs iii Avant-propos LISO (Organisation int

8、ernationale 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 tude a le droit de faire partie du comit technique cr

9、 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 normalisation lectrotechnique. Les Normes internatio

10、nales 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 soumis aux comits membres pour vote. Leur publication co

11、mme 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 analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne

12、 pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 13465 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 13465:1997), qui a fait lobjet dune

13、 rvision technique. ISO 13465:2009(F) iv ISO 2009 Tous droits rservsIntroduction La prsente Norme internationale spcifie une mthode danalyse pour dterminer la concentration en neptunium dans les solutions dacide nitrique aprs dissolution des combustibles issus des centrales nuclaires. Cette mthode c

14、onvient aux analyses de contrle de marche aux diffrents stades du procd dune usine de retraitement des combustibles nuclaires. NORME INTERNATIONALE ISO 13465:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs 1 nergie nuclaire Technologie du combustible nuclaire Dtermination du neptunium dans les solutions dacide

15、nitrique par spectrophotomtrie 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie une mthode danalyse qui permet de dterminer la concentration de neptunium par spectrophotomtrie, avec un cart-type global de lordre de 5 %, dans les solutions dacide nitrique aprs dissolution de combustible

16、s nuclaires irradis, aux diffrents stades du procd dune usine de retraitement. La mthode est applicable aux prises dessai contenant une concentration en neptunium comprise entre 10 mgl 1et 200 mgl 1 . 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du pr

17、sent 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 3696, Eau pour laboratoire usage analytique Spcification et mthodes dessai 3 Principe Le neptunium est trans

18、form quantitativement en neptunium(V) par lutilisation dun tampon doxydo-rduction vanadium(V)/vanadium(IV). La dtermination du neptunium par spectrophotomtrie sobtient en mesurant la hauteur du pic dabsorption optique une longueur donde de 981 nm. 4 Interfrences 4.1 Luranium(VI) forme avec le neptun

19、ium(V) un complexe intercationique. Ce complexe prsente un maximum dabsorption 992 nm. La prsence duranium(VI) diminue de ce fait la sensibilit du dosage. Toutefois, la constante de formation de ce complexe est faible et lon peut tolrer des quantits duranium jusqu 1,5 g dans la prise dessai, conditi

20、on soit deffectuer ltalonnage avec des quantits similaires duranium(VI), soit dutiliser la technique des ajouts doss. Les ions nitrate influencent la formation du complexe uranium(VI)/neptunium(V). En prsence duranium(VI), la concentration en ions nitrate doit tre contrle de faon que la concentratio

21、n en nitrate dans lchantillon et dans la solution talon ne diffre pas de plus de 0,2 moll 1durant les analyses. 4.2 Lacidit contribue la formation de neptunium(V) et doit tre maintenue entre 2,5 moll 1et 4 moll 1dans un volume de 5 ml avant lajout du mlange tampon vanadium(V)/vanadium(IV) et (1 0,2)

22、 moll 1au moment du mesurage final. Le coefficient dextinction molaire apparent diminue avec laugmentation de lacidit. 4.3 Le tampon rdox vanadium(V)/vanadium(IV) stabilise le plutonium la valence (IV). La correction de la contribution du plutonium(VI) sous le pic de neptunium 981 nm nest donc pas n

23、cessaire. La masse de ISO 13465:2009(F) 2 ISO 2009 Tous droits rservsplutonium doit tre infrieure 30 mg dans la prise dessai. Gnralement, le plutonium est majoritairement la valence (IV) dans les solutions de dissolution. 4.4 Les espces oxydo-rductrices contenues dans lchantillon influencent le rapp

24、ort vanadium(V)/vanadium(IV) du tampon oxydo-rducteur. La quantit des espces oxydo-rductrices, y compris le plutonium(VI), susceptibles dtre prsentes dans la prise dchantillon doit tre telle que le rapport final vanadium(V)/vanadium(IV) soit compris entre 0,25 et 1. 4.5 Les ions nitrite, une concent

25、ration infrieure 0,1 moll 1dans lchantillon, nont pas deffet si le rapport vanadium(V)/vanadium(IV) initial est gal 0,5. 5 Ractifs Nutiliser que des ractifs de qualit analytique reconnue et de leau distille ou dminralise avec une rsistivit suprieure 10 M cm. 5.1 Acide nitrique, solution, c(HNO 3 ) =

26、 3 moll 1 . 5.2 Acide nitrique, solution, c(HNO 3 ) = 0,5 moll 1 . 5.3 Acide nitrique, solution, c(HNO 3 ) 0,1 moll 1 . 5.4 Sulfate de vanadyle, solution, c(VOSO 4 , 5H 2 O) de lordre de 1 moll 1 . Cette solution peut tre prpare de diffrentes faons. Pour une solution 0,75 moll 1 , par exemple, le mo

27、de opratoire peut tre le suivant: Peser 18,98 g de sulfate de vanadyle (5.10) et le dissoudre dans 80 ml de solution dacide nitrique (5.3). Verser dans une fiole de 100 ml et amener au volume avec la solution dacide nitrique (5.3). Homogniser. Cette solution ne doit pas tre utilise plus dun mois apr

28、s sa date de prparation. 5.5 Nitrate crique, solution, cCe(NO 3 ) 4 de lordre de 0,25 moll 1 . Cette solution peut tre prpare de diffrentes faons. Pour une solution 0,25 moll 1 , par exemple, le mode opratoire peut tre le suivant: Peser 13,7 g de nitrate dammonium crique (5.11) et le dissoudre dans

29、80 ml de solution dacide nitrique (5.3). Verser dans une fiole de 100 ml et amener au volume avec la solution dacide nitrique (5.3). Homogniser. 5.6 Mlange tampon rdox vanadium(V)/vanadium(IV). La concentration en vanadium dans la solution est de lordre de 0,3 moll 1 . Le rapport entre le vanadium(V

30、) et le vanadium(IV) est de lordre de 0,5. Cette solution peut tre prpare de diffrentes faons. ISO 13465:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs 3 Pour une solution 0,3 moll 1en vanadium, par exemple, le mode opratoire peut tre le suivant: Dans une fiole de 100 ml, verser 40 ml de solution de sulfate de

31、 vanadyle (5.4) et 40 ml de solution de nitrate crique (5.5). Secouer et complter 100 ml avec de leau distille (5.9). Homogniser. Cette solution ne doit pas tre utilise plus dun mois aprs sa date de prparation 5.7 Solution de nitrate duranyle. Prparer une solution de nitrate duranyle, de teneurs en

32、uranium et en nitrate voisines de celles de lchantillon analys. Par exemple, pour une solution de dissolution de combustible, U = 300 gl 1et NO 3 3 = 3 moll 1 . 5.8 Solution de rfrence de neptunium. Solution de rfrence de neptunium en milieu acide nitrique 3 moll 1avec une concentration en neptunium

33、 de lordre de 100 mgl 1 . La concentration en neptunium doit tre connue de manire exacte, avec un biais ngligeable, car elle impacte lexactitude de la mthode. 5.9 Eau, de qualit 3, telle que dfinie dans lISO 3696. 5.10 Sulfate de vanadyle en poudre, (VOSO 4 , 5H 2 O). 5.11 Nitrate dammonium crique(I

34、V) en poudre, (NH4) 2 Ce(NO 3 ) 6 . 6 Appareillage Matriel courant utilis dans un laboratoire nuclaire, plus le suivant. 6.1 Spectrophotomtre de haute performance double faisceau, ou quivalent, conu pour effectuer des mesurages sur des solutions hautement actives en metteurs bta-gamma, confines en e

35、nceinte tanche et prsentant si possible les caractristiques suivantes: a) fluctuations infrieures 0,001 en absorbance; b) ligne de base stable; c) domaine spectral utile au moins jusqu 1 100 nm. 7 Mesurages 7.1 talonnage Il est ncessaire de raliser un talonnage du spectrophotomtre. La frquence dtalo

36、nnage est dtermine selon lexactitude demande aux rsultats. 7.2 Prparation des solutions 7.2.1 Solution talon de neptunium La solution talon de neptunium peut tre prpare de diffrentes faons. ISO 13465:2009(F) 4 ISO 2009 Tous droits rservsPar exemple, dans une fiole de 25 ml, introduire un volume de s

37、olution de rfrence de neptunium (5.8) correspondant une quantit lgrement suprieure celle du neptunium de lchantillon analyser, un volume de la solution de nitrate duranyle (5.7) correspondant une quantit duranium voisine de celle de la prise dessai analyser, un volume dacide nitrique 3 moll 1(5.1) p

38、our complter 5 ml, 5 ml de tampon oxydo-rducteur vanadium(V)/vanadium(IV) (5.6), un volume dacide nitrique 0,5 moll 1(5.2) pour complter la fiole 25 ml. Raliser ltalonnage en restant dans la gamme de dynamique linaire du spectrophotomtre, qui dpend de la largeur spectrale de la bande passante. NOTE

39、Plus la bande passante est troite, plus la dynamique linaire est large. 7.2.2 Solution chantillon La solution analyser peut tre prpare de diffrentes faons. Par exemple, dans une fiole de 25 ml, introduire un volume V 1dchantillon analyser correspondant une masse de neptunium approchant la masse de n

40、eptunium dans la solution talon prpare en 7.2.1, un volume dacide nitrique 3 moll 1(5.1) pour complter 5 ml, 5 ml de tampon oxydo-rducteur vanadium(V)/vanadium(IV) (5.6), un volume dacide nitrique 0,5 moll 1(5.2) pour complter la fiole 25 ml. Le volume V 1dchantillon doit tre infrieur au volume de t

41、ampon oxydo-rducteur. Le volume V 1est galement choisi de manire que la concentration en neptunium dans la solution la fin de la prparation soit infrieure celle de la solution dtalonnage. 7.3 Rglages du spectrophotomtre Rgler la ligne de base du spectrophotomtre entre 940 nm et 1 020 nm aprs avoir r

42、empli la cellule de rfrence et la cellule de mesure avec de lacide 0,5 moll 1(5.2). Les autres rglages du spectrophotomtre (largeur et hauteur de fente) seront pralablement choisis de manire obtenir le pic de neptunium(V) dans les meilleures conditions et devront tre maintenus strictement identiques

43、 pour tous les mesurages. 7.4 Mesurages 7.4.1 Mesurage sur la solution de rfrence Attendre au moins 20 min aprs la prparation de la solution dtalon (prpare selon 7.2.1) puis procder de la faon suivante: Remplir la cuve de mesure du spectrophotomtre avec la solution dtalon neptunium; ISO 13465:2009(F

44、) ISO 2009 Tous droits rservs 5 Remplir la cuve de rfrence avec de lacide nitrique 0,5 moll 1(5.2); Enregistrer le spectre entre 940 nm et 1 020 nm; Dterminer labsorbance du pic du neptunium(V) 981 nm. Le mesurage de labsorbance peut tre fait par la mthode des trapzes trois longueurs donde. Il convi

45、ent que les points choisis de part et dautre du pic du neptunium soient reprsentatifs du fond. NOTE Le coefficient dextinction molaire apparent, , dpend des concentrations en uranium et en nitrate et de la bande passante. titre dexemple, pour une cuve de 3 cm, une concentration en uranium de 300 gl

46、1 , en nitrate de 3 moll 1et une bande passante de 1,5 nm, est de lordre de 300. 7.4.2 Mesurage sur la solution chantillon Attendre au moins 20 min aprs la prparation de la solution chantillon (prpare selon le mode opratoire de 7.2.2) puis procder de la faon suivante: Remplir la cuve de mesure du sp

47、ectrophotomtre avec la solution chantillon; Remplir la cuve de rfrence avec de lacide nitrique 0,5 mol l 1(5.2); Enregistrer le spectre entre 940 nm et 1 020 nm; Dterminer labsorbance du pic du neptunium(V) 981 nm. Lexploitation des spectres doit tre faite de la mme manire que lors de ltalonnage. 8 Expression des rsultats 8.1 Calcul de la concentration en neptunium dans l