ISO 9463-2009 Nuclear energy - Nuclear fuel technology - Determination of plutonium in nitric acid solutions by spectrophotometry《核能 核燃料技术 分光光度法测定硝酸溶液中的钚》.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 9463:2009(F) ISO 2009NORME INTERNATIONALE ISO 9463 Deuxime dition 2009-08-15nergie nuclaire Technologie du combustible nuclaire Dtermination du plutonium dans les solutions dacide nitrique par spectrophotomtrie Nuclear energy Nuclear fuel technology Determination of plutonium i

2、n nitric acid solutions by spectrophotometry ISO 9463:2009(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 lordinateur

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7、ans 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 9463:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos .iv Introduct

8、ion.v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives.1 3 Principe.1 4 Conditions chimiques.1 5 Ractifs.2 6 Appareillage .3 7 Mesurages3 8 Expression des rsultats6 9 Interfrences 7 ISO 9463:2009(F) iv ISO 2009 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une

9、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 organisations internat

10、ionales, 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 conformment aux rgle

11、s 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 internationales requiert la

12、pprobation 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 de tels droits de

13、proprit et averti de leur existence. LISO 9463 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 9463:1990), qui a fait lobjet dune rvision technique. ISO 9463:2009(F) ISO

14、 2009 Tous droits rservs vIntroduction La prsente Norme internationale spcifie une mthode danalyse pour dterminer la concentration en plutonium dans les solutions dacide nitrique de dissolution des combustibles issus des centrales nuclaires. Cette mthode convient aux analyses de contrle aux diffrent

15、s stades du procd dune usine de retraitement. NORME INTERNATIONALE ISO 9463:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs 1nergie nuclaire Technologie du combustible nuclaire Dtermination du plutonium dans les solutions dacide nitrique par spectrophotomtrie 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationa

16、le spcifie une mthode danalyse par spectrophotomtrie qui permet de dterminer la concentration du plutonium dans les solutions dacide nitrique dans les usines de retraitement. La mthode est applicable sans interfrence en prsence de nombreux cations, avec un cart-type de lordre de 5 % lorsque la teneu

17、r en plutonium dans lchantillon est suprieure 0,5 mg . l 1 . 2 Rfrences normatives ISO 3696:1987, Eau pour laboratoire usage analytique Spcification et mthodes dessai 3 Principe Le plutonium est oxyd quantitativement un tat hexavalent soit par le crium(IV), soit par loxyde argentique, dont lexcs est

18、 dtruit par ajout dacide sulfamique. La densit optique au sommet du pic dabsorption de PuO 2 2 + 831 nm est alors mesure avec un spectrophotomtre. Le rsultat est obtenu par comparaison avec un talonnage effectu dans les mmes conditions (surtout avec la mme teneur en nitrates). 4 Conditions chimiques

19、 4.1 Stabilit du plutonium(VI) Le plutonium(VI) est trs stable dans les conditions opratoires du dosage, dans le domaine 2 mol . l 1 c H + 5 mol . l 1 . 4.2 Vitesse doxydation du plutonium(IV) en plutonium(VI) La vitesse doxydation par le crium(IV) diminue quand lacidit augmente. Avec la quantit de

20、ractif prconise dans la mthode, loxydation est complte en 5 min, en milieu acide nitrique 2 mol . l 1ou 3 mol . l 1 . Avec loxyde argentique, la vitesse doxydation est trs grande et nettement suprieure celle obtenue avec le crium(IV). 4.3 Destruction de lexcs doxydant Avec le crium(IV), le ractif en

21、 excs ninterfre pas et il nest pas ncessaire de le dtruire. Avec loxyde argentique comme oxydant, il est ncessaire de dtruire le ractif en excs par raction avec un lger excs dacide sulfamique ou en chauffant environ 80 C. ISO 9463:2009(F) 2 ISO 2009 Tous droits rservs4.4 Coefficient dextinction mola

22、ire du plutonium(VI) Le coefficient dextinction molaire et, par consquent, labsorbance peuvent varier en fonction de diffrents paramtres, par exemple: la concentration en ions nitrate: la diminution du coefficient dextinction molaire est plus rapide lorsque la concentration en nitrate est plus grand

23、e; au voisinage de 3 mol . l 1 , une augmentation de 0,1 mol . l 1de la teneur totale en nitrate provoque une diminution du coefficient dextinction molaire denviron 0,7 %; lacidit: cette variation est en moyenne infrieure 0,1 % quand lacidit libre varie de 0,1 mol . l 1 ; linfluence de lacidit libre

24、 est donc dun ordre de grandeur plus faible que celle de la teneur en nitrate; la temprature: la diminution du coefficient dextinction molaire est denviron 0,5 % par degr Celsius. 5 Ractifs 5.1 Gnralits Tous les ractifs doivent tre de qualit analytique reconnue. Cette procdure utilise 3 mol . l 1dac

25、ide nitrique, puisque cela permet lutilisation du crium(IV) ou de loxyde argentique en tant quoxydant et convient pour la plupart des applications. Il est acceptable dutiliser comme oxydants du crium(IV), une acidit basse, et de loxyde argentique, une acidit plus forte, condition que la concentratio

26、n dacide nitrique utilis pour ltalonnage soit ajuste de la mme manire. 5.2 Ractifs communs aux mthodes utilisant comme oxydant loxyde argentique ou le crium 5.2.1 Acide nitrique, c(HNO 3 ) = (3 0,05 mol . l 1 ). 5.2.2 Eau, de qualit 3 tel que dfinie dans lISO 3696:1987. 5.2.3 Plutonium, solution de

27、rfrence de plutonium en milieu nitrique, de concentration en plutonium et en nitrate voisines de celles de lchantillon analys. 5.3 Mthode utilisant loxyde argentique comme oxydant 5.3.1 Acide sulfamique, c(NH 2 SO 3 H) = 0,5 mol . l 1 , en solution dans leau w(NH 2 SO 3 H) = 48,5 g . l 1 . 5.3.2 Oxy

28、de argentique (AgO). Ce ractif peut tre prpar de diffrentes manires, dont la suivante. Dans une fiole conique ou un bcher en pyrex, trs propre, dissoudre 72 g dhydroxyde de sodium (5.3.3) dans 1 litre deau (5.2.2) et porter 85 C. Ajouter, en agitant, 75 g de persulfate de potassium (K 2 S 2 O 8 ) (5

29、.3.4) la solution chaude. AVERTISSEMENT 1 Ne jamais utiliser de persulfate dammonium cause des risques dexplosion. Ajouter ensuite, en agitant, 51 g de nitrate dargent (5.3.5) pralablement dissous dans le moins deau (5.2.2) possible (environ 40 ml). Porter le mlange 90 C, puis agiter durant 15 min.

30、Laisser refroidir, puis filtrer sur verre fritt n4. ISO 9463:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs 3 Laver avec la solution dhydroxyde de sodium 0,25 mol . l 1(10 g . l 1 ) jusqu limination complte des ions sulfate, vrifie par un essai de prcipitation au baryum sur la solution effluente; le volume nce

31、ssaire est en gnral compris entre 0,5 l et 1 l. Laver leau jusqu neutralit. Scher ensuite lair comprim temprature ambiante, en remuant doucement de temps autre pour rduire les agglomrats ltat pulvrulent; si ncessaire, utiliser un tamis. AVERTISSEMENT 2 Ne jamais scher une temprature suprieure 35 C c

32、ause des risques dexplosion. Scher temprature ambiante dans un dessiccateur, durant un jour, puis stocker dans des flacons brunis bouchs hermtiquement. 5.3.3 Hydroxyde de sodium, (NaOH). 5.3.4 Persulfate de potassium, (K 2 S 2 O 8 ). 5.3.5 Nitrate dargent, Ag(NO 3 ) 2 . 5.4 Mthode utilisant le crium

33、(IV) comme oxydant 5.4.1 Crium(IV), c(Ce 4+ ) = 0,4 mol . l 1en milieu nitrate. Ce ractif peut tre prpar de diffrentes manires, dont la suivante. Dissoudre 219,3 g de nitrate de crium et dammonium (NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 (5.4.2) dans 600 ml dacide nitrique 1 mol . l 1(5.4.3) et complter 1 l avec de l

34、eau (5.2.2). 5.4.2 Nitrate de crium et dammonium, (NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 . 5.4.3 Acide nitrique, c(HNO 3 ) = 1 mol . l 1 . 6 Appareillage Matriel courant utilis dans un laboratoire nuclaire. 6.1 Spectrophotomtre, de haute performance, double faisceau, rseau, ou quivalent, conu pour effectuer des mes

35、urages sur des solutions hautement actives en metteurs bta-gamma confines en enceinte tanche, et prsentant, dans la mesure du 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 Mesurag

36、es Afin de raliser ce mode opratoire, donn titre dexemple, il est possible, si ncessaire, de modifier les diffrentes concentrations et/ou volumes, en particulier la concentration et/ou le volume de la solution de rfrence, le volume de la fiole, etc. ISO 9463:2009(F) 4 ISO 2009 Tous droits rservsLe s

37、pectrophotomtre doit tre talonn avec une solution talon de plutonium, pour dterminer le facteur de transposition entre la concentration en plutonium et labsorbance. La frquence de cet talonnage est dterminer en fonction de la prcision cible de lanalyse. 7.1 Prparation des solutions 7.1.1 Solution ta

38、lon de plutonium 7.1.1.1 Oxydation par loxyde argentique La solution talon de plutonium peut tre prpare de la manire suivante. Dans une fiole de 50 ml, introduire 5 ml de la solution de rfrence de plutonium (5.2.3). Ajouter quelques millilitres dacide nitrique 3 mol . l 1(5.2.1) pour nettoyer les pa

39、rois de la fiole. Ajouter la quantit minimale (quelques milligrammes) doxyde argentique (5.3.2) pour obtenir une couleur noire persistante. Agiter. Laisser ragir pendant 5 min en agitant de temps en temps. Vrifier que la coloration noire na pas disparue. Ajouter, laide dune burette, 2 gouttes dacide

40、 sulfamique (5.3.1). NOTE Lajout dune quantit suprieure dacide sulfamique abaisse de faon significative le coefficient dextinction molaire et, par consquent, labsorbance; par exemple, lajout de 12 gouttes dacide sulfamique entrane une diminution de 0,8 % de labsorbance. Homogniser jusqu obtention de

41、 la dcoloration qui correspond la destruction de lexcs dAgO. NOTE Si lexcs dAgO a t trop important, la dcoloration du noir lincolore passe par une teinte marron. Dans ce cas, attendre 2 min ou 3 min de plus. Ajuster au volume de la fiole avec de lacide nitrique 3 mol . l 1(5.2.1). 7.1.1.2 Oxydation

42、par le crium(IV) La solution talon de plutonium peut tre prpare de la manire suivante. Dans une fiole de 50 ml, introduire 5 ml de la solution de rfrence de plutonium (5.2.3). Ajouter quelques millilitres dacide nitrique 3 mol . l 1(5.2.1) pour nettoyer les parois de la fiole. Ajouter 5 ml de la sol

43、ution de crium(IV) (5.4.1). Agiter et laisser reposer 5 min. Ajuster au volume de la fiole avec de lacide nitrique 3 mol . l 1(5.2.1). ISO 9463:2009(F) ISO 2009 Tous droits rservs 57.1.2 Solutions chantillons 7.1.2.1 Oxydation par loxyde argentique La solution analyser peut tre prpare de la manire s

44、uivante. Dans une fiole de 50 ml, introduire un volume, V 1 , de solution analyser correspondant une masse de plutonium approchant la masse de plutonium dans la solution talon; voir 7.1.1.1. Ajouter quelques millilitres dacide nitrique 3 mol . l 1(5.2.1) pour nettoyer les parois de la fiole. Procder

45、 ensuite comme pour la prparation de la solution talon partir de lajout doxyde argentique; voir 7.1.1.1. V 1est choisi de manire que la concentration en plutonium dans la solution la fin de la prparation soit infrieure celle de la solution dtalonnage. Si ncessaire, il convient dajuster la concentrat

46、ion en nitrate 3 mol . l 1par ajout dacide nitrique dilu ou concentr. 7.1.2.2 Oxydation par le crium(IV) La solution analyser peut tre prpare de la manire suivante. Dans une fiole de 50 ml, introduire un volume, V 1 , de solution analyser correspondant une masse de plutonium approchant la masse de p

47、lutonium dans la solution talon; voir 7.1.1.2. Ajouter quelques millilitres dacide nitrique 3 mol . l 1(5.2.1) pour nettoyer les parois de la fiole. Procder ensuite comme pour la prparation de la solution talon partir de lajout de la solution de crium(IV); voir 7.1.1.2. V 1est choisi de manire que la concentration en plutonium dans la solution la fin de la prparation soit infrieure