ISO 7097-1-2004 Nuclear fuel technology - Determination of uranium in solutions uranium hexafluoride and solids - Part 1 Iron(II) reduction potassium dichromate.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 7097-1:2004(F) ISO 2004NORME INTERNATIONALE ISO 7097-1 Premire dition 2004-07-01 Technologie du combustible nuclaire Dosage de luranium dans des solutions, lhexafluorure duranium et des solides Partie 1: Mthode titrimtrique par rduction au fer(II) et oxydation au bichromate de

2、potassium Nuclear fuel technology Determination of uranium in solutions, uranium hexafluoride and solids Part 1: Iron(II) reduction/potassium dichromate oxidation titrimetric method ISO 7097-1:2004(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgre

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8、2004 Tous droits rservsISO 7097-1:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos .iv Introduction.v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives.1 3 Principe 1 4 Ractions et interfrences .2 4.1 Ractions .2 4.2 Interfrences2 5 Ractifs.3 6 Appareillage.6 7 Prparation des chantillo

9、ns .6 7.1 Gnralit.6 7.2 Uranium mtal7 7.3 Pastilles de dioxyde duranium7 7.4 Poudre doxyde duranium (UO 2 , UO 3 , U 3 O 8 ) 7 7.5 Hexafluorure duranium7 7.6 Nitrate duranyle hexahydrate7 8 Mode opratoire.8 9 Expression des rsultats9 9.1 Gnralits.9 9.2 Mode de calcul.9 9.3 Rptabilit 10 9.4 Biais 10

10、10 Rapport dessai10 Annexe A (informative) Information sur lchantillonnage et calculs des rsultats11 Bibliographie.14 ISO 7097-1:2004(F) iv ISO 2004 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (co

11、mits 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 organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaiso

12、n 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 conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche prin

13、cipale 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 internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Latt

14、ention 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 de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 7097-1 a t labore

15、par le comit technique ISO/TC 85, nergie nuclaire, sous-comit SC 5, Technologie du combustible nuclaire. Cette premire dition de lISO 7097-1, conjointement lISO 7097-2:2004, annule et remplace lISO 7097:1983, qui a fait lobjet dune rvision technique, et lISO 9989:1996. LISO 7097 comprend les parties

16、 suivantes, prsentes sous le titre gnral Technologie du combustible nuclaire Dosage de luranium dans des solutions, lhexafluorure duranium et des solides: Partie 1: Mthode titrimtrique par rduction au fer(II) et oxydation au bichromate de potassium Partie 2: Mthode titrimtrique par rduction au fer(I

17、I) et oxydation au crium(IV) ISO 7097-1:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs vIntroduction La prsente partie de lISO 7097 dcrit des modes opratoires pour la dtermination de luranium dans des solutions, lhexafluorure duranium et des solides. Les modes opratoires dcrits dans les deux parties indpendant

18、es de lISO 7097 sont similaires: la prsente partie utilise un titrage au bichromate de potassium et lISO 7097-2 un titrage au crium(IV). NORME INTERNATIONALE ISO 7097-1:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 1Technologie du combustible nuclaire Dosage de luranium dans des solutions, lhexafluorure duran

19、ium et des solides Partie 1: Mthode titrimtrique par rduction au fer(II) et oxydation au bichromate de potassium 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO 7097 spcifie une mthode analytique de dosage de luranium dans les produits purs tels que U mtal, UO 2 , UO 3 , U 3 O 8 , le nitrate durany

20、le et lhexafluorure duranium du cycle du combustible. Ce mode opratoire est suffisamment juste et prcis pour tre utilis pour la comptabilit des matires nuclaires. Cette mthode peut tre applique directement pour les analyses de solutions duranium et doxydes duranium, irradis ou non, et de solution de

21、 nitrate duranyle de qualit nuclaire. Les produits de fission prsents quivalents jusqu un taux de combustion des atomes lourds de lordre de 10 % ninterfrent pas, et les autres lments qui pourraient causer des interfrences ne sont pas normalement prsents des teneurs suffisantes pour affecter le rsult

22、at de faon significative. La mthode recommande une pese dune aliquote dchantillon et un titrage gravimtrique pour obtenir la prcision et la fidlit ncessaires. Elle nexclut pas lemploi dautres techniques, du moment que celles-ci donnent des rsultats quivalents. Lexcution de certaines tapes de la mtho

23、de tant critique, lutilisation de dispositifs automatiques prsente des avantages, principalement dans le cas danalyses de routine. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique.

24、Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 9894: Sous-chantillonnage de lhexafluorure duranium en phase liquide ISO 10980: Vrification du titre des solutions de rfrence utilises pour la mesure des concentrations 3 Princip

25、e Rduction de luranium(VI) en uranium(IV) dans une solution concentre dacide phosphorique par raction avec le sulfate de fer(II) en prsence dacide amidosulfurique. Oxydation du sulfate de fer(ll) en excs par lacide nitrique en prsence de molybdne et dosage titrigravimtrique de luranium(IV) laide dun

26、e solution talonne de bichromate de potassium jusquau point quivalent potentiomtrique, voir les Rfrences 1, 2, 3, 4 . Une aliquote de lchantillon contenant environ 40 mg 60 mg duranium dans une solution dacide sulfurique est prise pour le titrage. Addition dune solution de sulfate de fer(ll) en excs

27、 pour rduire tout luranium ltat ttravalent dans de lacide orthophosphorique concentr. Addition dacide amidosulfurique pour liminer les ISO 7097-1:2004(F) 2 ISO 2004 Tous droits rservsions nitrites forms cette tape. Lexcs de fer(II) est oxyd par lacide nitrique, catalys par le molybdne, en des temps

28、et des tempratures contrls. Luranium(IV) est dtermin par titration massique avec une solution talon de bichromate de potassium au point potentiomtrique dquilibre. Pour amliorer la prcision, la titration est ralise en prsence de vanadium(IV), qui accrot la vitesse de raction. Laddition de la solution

29、 de Vanadium(IV) agit aussi sur la dilution de la solution de lchantillon et dcale le potentiel redox, ce qui permet au titrage de se raliser. La solution de bichromate de potassium est talonne soit avec un matriau de rfrence base duranium internationalement reconnu, soit en utilisant une solution t

30、alon de bichromate de potassium SRM 136 de NIST (National Institute of Standards and Technology). Voir lISO 10980. 4 Ractions et interfrences 4.1 Ractions Dans les conditions exprimentales donnes, les principales ractions sont les suivantes: a) Dans la solution concentre dacide phosphorique: 2+ 2 UO

31、 + 2Fe 2+ 4H + U 4+ 2Fe 3+ 2H 2 O Mo 3Fe 2+ 3 NO + 4H + 3Fe 3+ NO + 2H 2 O Mo Fe 2+ 3 NO + 2H + Fe 3+ NO 2+ H 2 O Mo 2Fe 2+ 3 NO + 2H + 2Fe 3+ 2 NO + H 2 O b) Dans la solution dilue dacide phosphorique: U 4+ 2Fe 3+ 2H 2 O 2+ 2 UO + 2Fe 2+ 4H +Fe 2+ VO 2+ 2H + Fe 3+ V 3+ H 2 O La raction globale peut

32、 donc se reprsenter sous la forme: U 4+ 2VO 2+ 2 2 UO + 2V 3+c) Au titrage laide de la solution de bichromate de potassium: 2 27 Cr O + 6V 3+ +2H + 2Cr 3+ 6VO 2+ H 2 O ce qui quivaut un titrage de U 4+ laide de bichromate: 2 27 Cr O + 3U 4+ +2H + 2Cr 3+ 2+ 2 3UO + H 2 O 4.2 Interfrences La procdure

33、de titration par oxydorduction est moins sujette linterfrence des ions trangers que la plupart des autres mthodes de dosage de luranium. Dans les solutions habituelles de retraitement, le fluor, ISO 7097-1:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 3les perchlorates, sulfate, Be, Si, Nb, Ti, Cr, Fe, Co, Ni

34、, W, Cu, Sb(V), Pb, Pu, Np, Am, les terres rares et les mtaux alcalins ninterfrent pas. Les nitrates et peroxydes ninterfrent pas moins de concentrations suprieures la normale. Plus prcisment: a) Al, Zr et 2 NO ninterfrent pas dans la gamme de concentrations 0 mg 10 mg dans laliquote; b) As(V) et Th

35、 ninterfrent pas dans la gamme de concentrations 0 mg 2 mg dans laliquote; c) Mo et Mn ninterfrent pas dans la gamme de concentrations 0 mg 1 mg dans laliquote; Mo interfre seulement si de grandes quantits de nitrate sont aussi prsentes et vice versa; d) Bromure, oxalate, Au, Sn et quelques lments d

36、u groupe des platinodes interfrent lgrement; e) les interfrences des iode, iodate, Ag, V(V) et Tc sont plus importantes; f) As(III) et Sb(III) induisent un biais qui est proportionnel la quantit ajoute. Dans de telles conditions les interfrences cumules sont infrieures 0,2 %. Leffet possible de radi

37、ations et intenses et de quelques espces radioactives (par exemple ruthnium) sur le systme dlectrodes reste tablir. Bien que les types de matriaux analyser couvrent une large gamme, il convient que lutilisateur de la mthode considre la possibilit dinterfrences pour chaque cas spcifique, prenant en c

38、ompte les informations dtailles publies et les rsultats des essais complmentaires qui pourraient tre ncessaires. 5 Ractifs Au cours de lanalyse, utiliser uniquement des ractifs de qualit analytique reconnue et de leau distille ou dminralise (rsistivit suprieure 10 Mcm). 5.1 Acide fluorhydrique (HF),

39、 c 22 mol/l 20 4 (1 , 1 8 ) d = . 5.2 Acide nitrique (HNO 3 ), c 16 mol/l 20 4 ( 1 ,42) d = . 5.3 Acide nitrique (HNO 3 ), c 4 mol/l Diluer un volume lacide nitrique 16 mol/l (5.2) avec trois volumes deau. 5.4 Acide orthophosphorique (H 3 PO 4 ), c 15 mol/l 20 4 (1 , 7 1 ) d = , vrifier sur chaque l

40、ot achet la prsence excessive dagents rducteurs tels que Sb(III) comme suit. Mlanger ensemble 10 ml dacide phosphorique (5.4), 10 ml deau distille, et 0,2 ml de KMnO 40,02 mol/l (5.12). Chauffer bullition sur une plaque chauffante, transfrer dans un bain de vapeur, et laisser 10 min. Rejeter le lot

41、si la couleur rose disparat. (Cette tape peut tre supprime si lutilisateur est certain que la teneur en agents rducteurs est faible.) 5.5 Acide sulfurique (H 2 SO 4 ), c 18 mol/l 20 4 (1 , 8 4 ) d = . 5.6 Acide sulfurique (H 2 SO 4 ), c 0,5 mol/l. Ajouter doucement et avec soin 28 ml dacide sulfuriq

42、ue (5.5) 900 ml deau sans cesser dagiter. Refroidir et ajuster la solution 1 000 ml avec de leau. ISO 7097-1:2004(F) 4 ISO 2004 Tous droits rservs5.7 Sulfate de fer(II) (FeSO 4 , 7H 2 O), c 1 mol/l. Ajouter doucement et avec soin 10 ml dacide sulfurique (5.6) 75 ml deau dans un bcher de 500 ml sans

43、cesser dagiter. Ajouter 28 g 1 g de sulfate de fer(ll) (FeSO 4 ,7H 2 O) et agiter jusqu dissolution. Complter 100 ml et homogniser. Cette solution nest pas stable dans toutes les conditions et pour des priodes de temps prolonges; son utilisation doit tre vrifie avec une priodicit dfinie par lexprien

44、ce du laboratoire en utilisant un test de contrle qualit appropri. 5.8 Acide amidosulfurique (NH 2 SO 3 H), c 1,55 mol/l. Dissoudre 150 g dacide amidosulfurique dans moins de 1 l deau la temprature ambiante et diluer la solution finale 1 l. La solution tant presque sature, un chauffage tendrait dcom

45、poser lacide amidosulfurique. Cette solution nest pas stable et son utilisation doit tre vrifie avec une priodicit dfinie par un test de contrle qualit appropri. 5.9 Ractif oxydant. Dissoudre 10,0 g 0,1 g de heptamolybdate dammonium (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ,4H 2 O dans 250 ml deau. Ajouter 10 ml dacide

46、amidosulfurique (5.8) 50 ml dacide nitrique (5.2), bien mlanger, ajouter 10 ml de solution dheptamolybdate dammonium et ajouter 30 ml deau pure. Cette solution peut tre instable dans certaines conditions et son utilisation doit tre vrifie, avec une priodicit dfinie en utilisant un test de contrle qu

47、alit appropri. 5.10 Oxysulfate de vanadium(IV), c 10 2mol/l. Peser approximativement 2 g doxysulfate de vanadium(IV) (VOSO 4 2H 2 O) et les dissoudre dans 200 ml de la solution dacide sulfurique (5.6). Complter 1 l avec de leau pure et homogniser. Cette solution nest pas stable et son utilisation doit tre vrifie priodiquement en utilisant un test appropri de contrle qualit. Les nouveaux lots dox