ISO 9161:2019

Uranium dioxide powder - Determination of apparent density and tap density

This document specifies a method of determining the apparent density and tap density of free-flowing uranium dioxide (UO2) powder which will be used for pelleting and sintering of UO2 pellets as a nuclear fuel. This method can be used for different UO2 powder types including grains, granules, spheres or other kinds of particles. The method can also be applied to other fuel powders as PuO2, ThO2 and powder mixtures as UO2-PuO2 and UO2-Gd2O3. This document is based on the principle of using a flowmeter funnel (see 4.1). Other measurement apparatus, such as a Scott volumeter, can also be used.

Poudre de dioxyde d'uranium — Détermination de la masse volumique apparente et de la masse volumique après tassement

Le présent document spécifie une méthode permettant de déterminer la masse volumique apparente et la masse volumique après tassement de la poudre de dioxyde d'uranium (UO2) à écoulement libre, poudre destinée à constituer du combustible nucléaire après agglomération en pastilles de UO2 et frittage. Cette méthode s'applique aux diverses poudres de UO2 constituées de grains, de granules, de billes ou d'autres types de particules. Elle s'applique également à d'autres poudres de combustible telles que PuO2, ThO2 et des mélanges de poudre tels que UO2-PuO2 et UO2-Gd2O3. Le présent document est basé sur le principe d'utilisation d'un cône d'écoulement (voir 4.1). D'autres appareillages de mesure, tels que le volumètre de Scott, peuvent également être utilisés.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 05-Feb-2019
• ICS: 27.120.30 - Fissile materials and nuclear fuel technology
• Technical Committee: ISO/TC 85/SC 5 - Nuclear installations, processes and technologies
• Drafting Committee: ISO/TC 85/SC 5/WG 1 - Analytical methodology in the nuclear fuel cycle
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 01-Nov-2024
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Revises: ISO 9161:2004 - Uranium dioxide powder - Determination of apparent density and tap density
• Effective Date: 04-Nov-2015

Overview

ISO 9161:2019 specifies a laboratory method for determining the apparent density (loose bulk density) and tap density of free‑flowing uranium dioxide (UO2) powder used for pelleting and sintering nuclear fuel. The standard is based on a funnel (flowmeter) method and can be applied to various UO2 powder forms (grains, granules, spheres) and to related fuel powders and mixtures (PuO2, ThO2, UO2–PuO2, UO2–Gd2O3). Alternative apparatus such as a Scott volumeter may also be used.

Key topics and technical requirements

• Principle: measure mass of powder in a known volume before and after controlled tapping; calculate density as mass/volume.
• Apparatus: powder flowmeter funnel (orifice d = 2.5, 5.0, 10 or 15 mm; 60° cone), graduated density cup (10, 25, 50 or 100 cm3), tapping device (stroke ~2–3 mm, cam speed ~250 ±15 min‑1), adjustable counter, and a balance with 0.01 g sensitivity.
• Procedure highlights:
  • Align funnel 25–50 mm above cup mark; pour to fill to the mark without packing.
  • Record mass of empty cup, filled cup before tapping, and after tapping.
  • Tapping: number of taps set to reach constant powder volume (typical range 200–2 400 taps); record tapping time and count.
  • Repeat measurements on separate test portions so three single determinations are obtained; report mean values.
• Quality and safety: follow containment and PPE requirements for radioactive powders; implement calibration and quality control per ISO/IEC 17025 guidance.
• Precision: relative standard deviation typically 0.6–1.5% (apparent) and 0.5–2.0% (tap), depending on cup height and conditions.
• Test report must reference ISO 9161:2019 and include sample ID, funnel orifice, cup volume, number of taps, results with uncertainty, and any deviations.

Applications and users

• Nuclear fuel manufacturers assessing UO2 powder for pellet pressing and sintering.
• Powder producers and suppliers certifying product compliance with density specifications.
• R&D labs optimizing powder processing (granulation, milling, additives).
• Quality assurance, regulatory bodies and testing laboratories performing acceptance or comparative testing. The method supports specification compliance (e.g., ASTM/industry requirements) and process control for consistent pellet density and sinterability.

Related standards

• ISO 3923‑1 (funnel method for metallic powders)
• ISO 3953 (tap density for powders)
• ISO/IEC 17025 (laboratory competence)
• ASTM C753 (nuclear‑grade UO2 powder specification)
• ASTM C1770 (loose and tapped bulk density methods for PuO2)

Keywords: apparent density, tap density, UO2 powder, uranium dioxide, flowmeter funnel, density cup, tapping device, nuclear fuel, pelleting, sintering.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9161
Second edition
2019-02
Uranium dioxide powder —
Determination of apparent density
and tap density
Poudre de dioxyde d'uranium — Détermination de la masse
volumique apparente et de la masse volumique après tassement
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Fax: [phone]
Email: [e-mail]
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
4.1 Apparent density . 1
4.2 Tap density . 1
5 Apparatus . 2
6 Sampling and samples . 3
7 Procedure. 3
7.1 Safety precautions . 3
7.2 Calibration . 4
7.3 Determination of the apparent density . 4
7.4 Determination of tapped density . 4
7.5 Number of determinations . 4
7.6 Quality control . 5
8 Expression of results . 5
8.1 Method of calculation . 5
8.2 Precision . 5
9 Test report . 5
Bibliography . 7
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies,
and radiological protection, Subcommittee SC 5, Nuclear installations, processes and technologies.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 9161:2004), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— an introduction has been added;
— definitions in Clause 3 have been updated;
— safety precautions have been updated.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved

Introduction
Uranium dioxide (UO ) powder is the source material for the manufacture of nuclear fuel as pellets,
and is produced for use in nuclear reactors by a variety of processes. Specifications for UO powder
[5]
used in the production of sintered pellets as a nuclear fuel are given in standards such as ASTM C753
or specifications supplied by the user. These specifications can include requirements for apparent (or
bulk) density, tap density, or both.
This document specifies a method for determination of the apparent density and tap density of free-
flowing UO powder, and can be used for a variety of powder types. The method can also be applied to
other fuel powders, and to powder mixtures, to demonstrate compliance with appropriate specifications
for those powders.
It has been assumed in the preparation of this document that the execution of its provisions and the
interpretation of the results obtained are entrusted to appropriately qualified and experienced people.
INTERNATI
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 9161
Deuxième édition
2019-02
Poudre de dioxyde d'uranium —
Détermination de la masse volumique
apparente et de la masse volumique
après tassement
Uranium dioxide powder — Determination of apparent density and
tap density
Numéro de référence
©
ISO 2019
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ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 1
4.1 Masse volumique apparente . 1
4.2 Masse volumique après tassement . 2
5 Appareillage . 2
6 Échantillonnage et échantillons . 3
7 Mode opératoire. 4
7.1 Précautions de sécurité . 4
7.2 Étalonnage . 4
7.3 Détermination de la masse volumique apparente . 4
7.4 Détermination de la masse volumique après tassement . 4
7.5 Nombre de déterminations . 5
7.6 Contrôlé qualité . 5
8 Expression des résultats. 5
8.1 Méthode de calcul . 5
8.2 Fidélité . 5
9 Rapport d’essai . 5
Bibliographie . 7
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 5, Installations nucléaires, procédés et technologies.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 9161:2004), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— ajout d’une introduction.
— mise à jour des définitions dans l’Article 3.
— mise à jour des précautions de sécurité.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés

Introduction
La poudre de dioxyde d’uranium (UO ), matière première pour la fabrication de combustible nucléaire
sous forme de pastilles, est produite par divers procédés pour être utilisée dans des réacteurs nucléaires.
Les spécifications relatives à la poudre de UO utilisée pour la production de pastilles agglomérées
[5]
en tant que combustible nucléaire sont données dans des normes telles que l’ASTM C753 ou des
spécifications fournies par l’utilisateur. Ces spécifications peuvent inclure des exigences concernant la
masse volumique apparente (ou réelle), la masse volumique après tassement, ou les deux.
Le présent document spécifie une méthode permettant de déterminer la masse volumique apparente
et la masse volumique après tassement de la poudre de UO à écoulement libre. Il peut être utilisé
pour différents types de poudre. La méthode peut également être appliquée à d’autres poudres de
combustibles, et aux mélanges de poudre, pour démontrer la conformité aux spécifications appropriées
relatives à ces poudres.
Lors de l’élaboration du présent document, il a été pris pour principe que l'exécution des dispositions
qu'elle renferme sera confiée à des personnes expérimentées et qualifiées.
NORME INTERNATIONALE ISO 9161:2019(F)
Poudre de dioxyde d'uranium — Détermination de la
masse volumique apparente et de la masse volumique
après tassement
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie une méthode permettant de déterminer la masse volumique apparente
et la masse volumique après tassement de la poudre de dioxyde d’uranium (UO ) à écoule
...