ISO 9889-1994 Determination of carbon content in uranium dioxide powder and sintered pellets - Resistance furnace combustion - Titrimetric coulometric infrared .pdf

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1、NORME INTERNATIONALE Iso 9889 Premire dition 1994-I 2-l 5 Dtermination de la teneur en carbone dans la poudre et les pastilles frittes de dioxyde duranium - Combustion dans un four rsistance - Mthode par titrimtrie/coulomtrie/absorptiomtrie infrarouge Determination of carbon content in uranium dioxi

2、de powder and sintered pellets - Resistance furnace combustion - Titrimetric/coulometric/infrared absorption method Numro de rfrence ISO 9889: 1994(F) ISO 9889: 1994(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (

3、comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de IISO. 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 gouvernemen- tales, en li

4、aison avec IISO participent galement aux travaux. LISO colla- bore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote.

5、Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des co- mits membres votants. La Norme internationale ISO 9889 a t labore par le comit technique lSO/TC 85, nergie nuc/aire, sous-comit SC 5, Technologie du com- bustible nuclaire. 0 ISO 1994 Droits de reproduction

6、rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publi- cation ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun pro- cd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internation ale de normali s

7、ation Case Postale 56 l CH-1 211 Genve 2 0 l Suisse Imprim en Suisse ii NORME INTERNATIONALE 0 BO ISO 9889: 1994(F) Dtermination de la teneur en carbone dans la poudre et les pastilles frittes de dioxyde duranium - Combustion dans un four rsistance - Mthode par titrimtrie/coulomtrie/absorptiomtrie i

8、nfrarouge 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale prescrit une m- thode par titrimtrie/coulomtrie/absorptiomtrie in- frarouge, pour la dtermination de la teneur en carbone dans la poudre et les pastilles frittes de dioxyde duranium, lchantillon pour essai tant chauff dans un four rsis

9、tance. Elle est applicable la dtermination de 5 pg 500 pg de carbone dans la poudre et les pastilles de dioxyde duranium. Toute interfrence du soufre et des halognes est vite par utilisation de piges ap- propris. 2 Principe Une prise de lchantillon pour essai est chauffe une temprature de 1 200 “C 1

10、 300 “C dans un four rsistance dans une atmosphre doxygne. Les produits doxydation dgags passent au-dessus dun pige de purification rempli de dioxyde de manganse et de catalyseur de permanganate dargent. Le dioxyde de manganse absorbe les oxydes azots tandis que le catalyseur de permanganate dargent

11、 oxydera le monoxyde de carbone en dioxyde de car- bone et absorbera les oxydes de soufre et les halo- gnes. Le dioxyde de carbone est pig dans une solution dabsorption de perchlorate de baryum, talonne un pH de 10,O. Labsorption de dioxyde de carbone provoque une diminution du pH. Le pH initial est

12、 r- ajust en permanence par addition dions hydroxyle, soit par titrimtrie potentiostatique, soit par coulomtrie. Le dioxyde de carbone peut galement tre dtermin par absorption du rayonnement infra- rouge et intgration du signal obtenu. 3 Raction CO, + H,O + Ba(CIO,), -+ BaCO, + 2H+ + 2ClO4 4 Ractifs

13、 et matriaux Sauf indication contraire, lors des analyses, nutiliser que des ractifs de qualit analytique reconnue et de leau distille ou de puret quivalente. 4.1 Oxygne, de qualit commerciale et de puret suprieure 99,9 % (WV). 4.2 Dioxyde de carbone, de qualit commerciale et de puret suprieure 99,9

14、 % (Vi. 4.3 Argon, de qualit commerciale et de puret su- prieure 99,9 % (WV). 4.4 Oxyde de cuivre, granules de dimensions de 1 mm2mm. 4.5 Chaux sode, avec indicateur incorpor, granu- les de dimensions de 1 mm 2 mm. 4.6 Tamisat molculaire 4A, pastilles de dimen- sions 1,6 mm (I/l6 in) prchauffes 300

15、“C. 4.7 Catalyseur de permanganate dargent (dispo- nible en Europe comme catalyseur de combustion dit de Korbl), pour analyse des lments. 4.8 Dioxyde de manganse, activ, de qualit ana- lytique pour la combustion, granules de dimensions de 0,5 mm 1,5 mm. ISO 9889: 1994(F) 0 ISO 4.9 tain, sous forme d

16、e poudre, faible teneur en carbone. 4.10 Aciers SRMl), de qualit de matriau de rf- rence certifi, en copeaux, certifis pour le carbone, contenant de 15 ppm 500 ppm de carbone. 4.11 Perchlorate 1 de baryum Ba 4.12 Propanol-2 ( CH,CHOHCH,). 4.13 Solution dabsorption Dissoudre 200 g de perchlorate de b

17、aryum (4.11) dans de leau. Ajouter 1,O ml de propanol-2 (4.12), di- luer 1,O I et mlanger. 4.14 Hydroxyde de sodium, solution c(NaOH) = 0,lO mol/l, exempte de dioxyde de car- bone, talonne par rapport au phtalate dhydrogne potassique. 4.15 Hydroxyde de sodium, solution c(NaOH) = 0,02 mol/l, exempte

18、de dioxyde de car- bone. Prparer une solution frache le jour mme avec une dilution prcise de la solution dhydroxyde de so- dium (4.14). NOTE 1 Utiliser la solution dhydroxyde de sodium (4.15) pour le titrage de moins de 50 pg de carbone, sinon utiliser la solution dhydroxyde de sodium (4.14). 5 Appa

19、reillage La description donne des dimensions types pour ces appareils, mais un dispositif de performances quiva- lentes peut tre utilis. 5.1 Four combustion (voir figure 1), appropri pour une utilisation 1 300 “C, zone chaude de 200 mm 250 mm. 5.2 Tubes de combustion, appropris pour une utilisation

20、1 300 “C, de diamtre interne 17 mm, de diamtre externe 22 mm et de longueur 600 mm. 5.3 Systme de purification de loxygne (voir fi- gure2), constitu dun tube en acier inoxydable, de 30 mm de diamtre interne et de 200 mm de lon- gueur, rempli doxyde de cuivre (4.4) et chauff 650 “C. Le tube est conne

21、ct un second tube de 30 mm de diamtre interne et de 300 mm de lon- gueur, rempli denviron 100 mm de chaux sode (4.5) et denviron 200 mm de tamisat molculaire (4.6). Les couches sont spares par des couches de laine de quartz. On peut aussi utiliser lun des tubes du four com- bustion (5.1) pour la pur

22、ification de loxygne. 5.4 Rgulateurs de pression 0 kPa 200 kPa, manomtres 0 kPa 200 kPa, rgulateurs de dbit et dbitmtres 0 ml/min 2000 ml/min et 0 ml/min 500 ml/min II convient de raliser toutes les connexions du sys- tme de distribution du gaz partir de tubes en acier inoxydable de 3 mm de diamtre

23、interne. II serait prfrable de raliser les connexions entre le four et le systme de mesurage en acier inoxydable denvi- ron 1 mm de diamtre interne, sauf pour une courte portion de tubulure en PTFE denviron 0,4 mm de diamtre qui est utilise comme arrive de gaz pour le rcipient dabsorption. 55 . Soup

24、apes pointeau, pour doxygne, dargon et de dioxyde commander le flux de carbone. 5.6 Tour de purification des gaz de combustion (voir figure3), constitue dun tube de quartz de 200 mm de longueur, de 8 mm de diamtre interne, rempli de 40 mm de dioxyde de manganse (4.8) et de 100 mm de catalyseur de pe

25、rmanganate dargent (4.7), les couches tant spares par des couches de laine de quartz. II convient de chauffer la section contenant le catalyseur de permanganate dargent 550 “C. 1) Les aciers de rfrence normaliss sont disponibles auprs des organismes suivants: NBS National Bureau of Standards, Washin

26、gton DC, tats-Unis; BCR Bureau communautaire de rfrence, Bruxelles, Belgique; BAS Bureau of Analysed Samples, Middlesbrough, Royaume-Uni; BAM Bundesanstalt fr Materialprfung, Berlin, Allemagne; IRSID Institut de recherche de la sidrurgie franaise, Saint-Germain-en-Laye, France. 2 ISO 9889: 1994(F) A

27、 Soupapes pointeau B Thermocouple C Four D Dbitmtre E Tour de chaux sode Dioxyde de manganse Vers le recipient dabsorption - Vers le dbitmtre - F Tube de prchauffage G H Tube de combustion extrmit ouverte Laine de quartz I J Tour de purification du gaz de combustion Gaze de cuivre environ 400 “C Fig

28、ure 1 - Four combustion Dimensions en millimtres Dimensions en millimtres Tamisat mol (VX-Vo)Nx0,5x22,4x 103x lOOx273xp, PX est la pression du dioxyde de carbone in- ject, en kilopascals; neff = AX x 101,3 x 7” ou AX est le volume de la soupape dinjection pour NTP, en microlitres; A (C,-Co)x0,5x22,4

29、x106x100x273xpx eff = A,x965OOx 101,3xT“ 7” est la temprature du dioxyde de carbone inject, en kelvins; o V est le volume du produit de titrage utilis pour la dtermination, en millilitres (voir 7.2.2); C, est le nombre de coulombs relev lors de la dtermination (voir 7.2.2); Vo est le volume du produ

30、it de titrage utilis dans lessai blanc, en millilitres (voir 7.2.1); C, est le nombre de coulombs relev lors de lessai blanc (voir 7.2.1); 7 ISO 9889: 1994(F) 63 ISO 96 500 est la constante de Faraday, en coulombs par mole. Ne traiter que si lefficacit, Aerr, est suprieure 95 %, sinon rechercher et

31、traiter la cause de la diff- rence. 7.3 talonnage 7.3.1 Peser 1,0 g feuille daluminium. prchauff (5.9) et lentre du tube de dtain (4.9) sur un morceau de Verser rapidement dans un godet placer le godet encore chaud combustion. 7.3.2 Rgler le flux dargon 1 500 ml/min. Mettre lalimentation dargon en m

32、arche pour le tube de combustion, mettre lalimentation en oxygne hors service et mettre la pompe en marche. NOTE 5 Largon empche toute oxydation prmature du flux dtain. 7.3.3 Pousser le godet fusion dans la zone chaude laide dune tige en silice, mettre en marche Iali- mentation en oxygne, mettre lal

33、imentation en argon hors circuit et laisser la combustion se faire pendant 4 min. 7.3.4 Relever le volume cv, ou les coulombs (C,) consomms ou, en cas de dtection dinfrarouge, composer pour arriver zro. 7.3.5 Peser, 0,001 g prs, 0,5 g 1,5 g (M,) dacier (4.10) sur un morceau de feuille daluminium. Ve

34、rser dans un godet de porcelaine prchauff, recouvrir la prise dessai avec 1,O g dtain (4.9) et placer le godet encore chaud lentre du tube de combustion. R- pter les oprations de 7.3.2 7.3.4. Relever le vo- lume (Vx) ou les coulombs (C,). 7.3.6 Rpter les oprations de 7.3.5 avec au moins quatre prise

35、s de 0,5 g 1,5 g dacier, ce qui couvre la plage de carbone qui doit tre mesure dans loxyde duranium. 7.3.7 Calculer la teneur en carbone de lacier selon les formules donnes en 7.5 avec (Vx - Vo) = (Vx - Vb) et (CX - C,) = (CX - C,). Ne trai- ter que sil y a accord avec les valeurs certifies dans les

36、 limites indiques. 7.4 Dtermination 7.4.1 Placer un godet fusion prchauff, pendant quil est encore chaud, lentre du tube de com- bustion. 7.4.2 Maintenir la temprature de ltuve 1 200 “C, le flux doxygne 1,5 I/min et le flux doxygne vers le rcipient de titrage 0,5 I/min. 7.4.3 Pousser le godet fusion

37、 dans la zone chaude et laisser la combustion se faire pendant 4 min. 7.4.4 Relever le volume (Vo ou les coulombs (C,) utiliss. 7.4.5 Peser, 0,001 g prs, 2 g 3 g (M,) de lchantillon pour essai dans un godet fusion prchauff et le placer rapidement lentre du tube de combustion. NOTE 6 Si la teneur en

38、carbone est suppose tre inf- rieure 50 pg/g, il convient de chauffer lchantillon et le creuset 250 “C pendant 1 h. Ce traitement enlvera la plupart du dioxyde de carbone absorb qui sera sinon me- sur comme tant du carbone. 7.4.6 Pousser le godet de fusion dans la zone chaude et laisser la combustion

39、 se faire pendant 4 min. 7.4.7 Relever le volume (Vx) ou les coulombs (CJ utiliss. Dans le cas de dtection dinfrarouge, relever la teneur en carbone directement sur Iintgrateur. Vrifier si lon a introduit la masse correcte dchan- tillon. 7.5 Calcul Calculer la teneur en carbone de lchantillon pour e

40、ssai, C, en microgrammes par gramme dchantillon, comme suit. Dans la mthode par titrimtrie: c= (Vx - V,)N x 6 x 1 000 4 Dans la mthode par coulomtrie: c= (C,-CO) x6x 106 (C, - CO) x 6 x 1 000 = 96 500 M, 96,5M, Vx est le volume du produit de titrage utilis pour la dtermination, en millilitres (voir 7.4.7); Vo est le volume du produit de titrage utilis dans lessai blanc, en millilitres (voir 7.4.4); Mx est la masse de lchantillon pour essai, en grammes;