ISO 9463:2009

Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination of plutonium in nitric acid solutions by spectrophotometry

ISO 9463:2009 specifies an analytical method by spectrophotometry for determining the plutonium concentration of nitric acid solutions in reprocessing plants. The method is applicable, without interference, in the presence of numerous cations, with a standard deviation of about 5 %, where the concentration of plutonium in the solution is at least 0,5 mg·l-1.

Énergie nucléaire — Technologie du combustible nucléaire — Détermination du plutonium dans les solutions d'acide nitrique par spectrophotométrie

L'ISO 9463:2009 spécifie une méthode d'analyse par spectrophotométrie qui permet de déterminer la concentration du plutonium dans les solutions d'acide nitrique dans les usines de retraitement. La méthode est applicable sans interférence en présence de nombreux cations, avec un écart-type de l'ordre de 5 % lorsque la teneur en plutonium dans l'échantillon est supérieure à 0,5 mg.l-1.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 03-Aug-2009
• Withdrawal Date: 03-Aug-2009
• 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 - Nuclear installations, processes and technologies
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 30-Jan-2019

Relations

• Revised: ISO 9463:2019 - Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination of plutonium in nitric acid solutions by spectrophotometry
• Effective Date: 05-Nov-2015
• Revises: ISO 9463:1990 - Nitric acid feed solutions from reprocessing plants — Spectrophotometric determination of plutonium after oxidation to plutonium(VI)
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9463
Second edition
2009-08-15

Nuclear energy — Nuclear fuel
technology — Determination of plutonium
in nitric acid solutions by
spectrophotometry
Énergie nucléaire — Technologie du combustible nucléaire —
Détermination du plutonium dans les solutions d'acide nitrique par
spectrophotométrie




Reference number
ISO 9463:2009(E)
©
ISO 2009

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9463:2009(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.


COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT


©  ISO 2009
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland

ii © ISO 2009 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9463:2009(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Principle.1
4 Chemical conditions .1
5 Reagents.2
6 Apparatus.3
7 Measurements .3
8 Expression of the results.6
9 Interferences .7

© ISO 2009 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9463:2009(E)
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 9463 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5, Nuclear
fuel technology.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 9463:1990), which has been technically revised.
iv © ISO 2009 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 9463:2009(E)
Introduction
This International Standard specifies an analytical method for determining the plutonium concentration in nitric
acid solutions of dissolution of nuclear reactor irradiated fuels. The method is devoted to process controls at
the different steps of the process in a nuclear fuel reprocessing plant.

© ISO 2009 – All rights reserved v

---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 9463:2009(E)

Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination of
plutonium in nitric acid solutions by spectrophotometry
1 Scope
This International Standard specifies an analytical method by spectrophotometry for determining the plutonium
concentration of nitric acid solutions in reprocessing plants. The method is applicable, without interference, in
the presence of numerous cations, with a standard deviation of about 5 %, where the concentration of
−1
plutonium in the solution is at least 0,5 mg·l .
2 Normative references
ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
3 Principle
Plutonium is quantitatively oxidized to the hexavalent state either with cerium(IV) or with silver oxide, the
excess of which is destroyed by the addition of sulfamic acid.
2+
The optical density of the PuO absorption peak at the wavelength of 831 nm is then measured on a
2
spectrophotometer. The result is obtained by comparison to a calibration performed under similar conditions
(with the same nitrate content).
4 Chemical conditions
4.1 Stability of plutonium(VI)
Plutonium(VI) is very stable under the operating conditions of the method over the range
−1 + −1
2 mol·l < c [H ] < 5 mol·l .
4.2 Rate of oxidation of plutonium(IV) to plutonium(VI)
The rate of oxidation by cerium(IV) decreases as the acidity increases. With the reagent quantities stated in
−1 −1
the method, the oxidation is complete in 5 min in 2 mol·l or 3 mol·l nitric acid.
With silver oxide, the oxidation is very fast, much faster than with cerium(IV).
4.3 Destruction of the excess oxidant
With cerium(IV), the excess reagent does not interfere and it is not necessary to destroy it.
With silver oxide as oxidant, it is necessary to destroy the excess reagent by reaction with a small excess of
sulfamic acid or by heating to about 80 °C.
© ISO 2009 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 9463:2009(E)
4.4 Molar extinction coefficient of plutonium(VI)
The molar extinction coefficient and, therefore, absorbance can vary according to a number of parameters, for
example:
⎯ nitrate ion concentration: the decrease in molar extinction coefficient becomes more pronounced at higher
−1 −1
nitrate levels; at about 3 mol·l nitrate, an increase of 0,1 mol·l in the total nitrate content causes a
decrease of about 0,7 % in the molar extinction coefficient;
−1
⎯ acidity: this change is generally less than 0,1 % for a free acid change of 0,1 mol·l ; thus the influence of
free acidity is an order of magnitude less than that of the nitrate content;
⎯ temperature: the decrease in molar extinction coefficient is about 0,5 % per degree Celsius.
5 Reagents
5.1 General
All reagents shall be of analytical grade.
−1
This procedure uses 3 mol·l nitric acid as this permits the use of either cerium(IV) or silver oxide as the
oxidant and is convenient for most applications. It is acceptable to use cerium(IV) as oxidant at lower acidities
and silver oxide as oxidant at higher acidities, provided that the concentration of the nitric acid used for
calibration is similarly adjusted.
5.2 Common reagents for methods using silver oxide or cerium as oxidant
−1
5.2.1 Nitric acid, c(HNO ) = (3 ± 0,05 mol·l ).
3
5.2.2 Water, complying with grade 3 of ISO 3696:1987.
5.2.3 Plutonium, plutonium reference solution in nitric acid with a plutonium concentration and a nitrate
concentration close to that of the sample being analysed.
5.3 Method using silver oxide as oxidant
−1 −1
5.3.1 Sulfamic acid, c(NH SO H) = 0,5 mol·l solution in water w(NH SO H) = 48,5 g·l .
2 3 2 3
5.3.2 Silver oxide (AgO).
This reagent can be prepared in a number of ways, such as the following.
⎯ Dissolve 72 g of sodium hydroxide (5.3.3) in 1 l of water (5.2.2) in a very clean Pyrex conical flask or
beaker and heat to 85 °C.
⎯ Add, while stirring, 75 g of potassium persulfate (K S O ) (5.3.4) to the hot solution.
2 2 8
WARNING 1 — Never use ammonium persulfate on account of explosion risks.
⎯ Add, whilst still stirring, a solution of 51 g of silver nitrate (5.3.5) in a minimum of water (about 40 ml)
(5.2.2). Heat the mixture to 90 °C and stir for 15 min.
⎯ Allow to cool, and then filter with a No. 4 glass frit.
2 © ISO 2009 – All rights reserved

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 9463:2009(E)

−1 −1
⎯ Wash with 0,25 mol·l sodium hydroxide solution (10 g·l ) until free from sulfate ions, as verified by
testing the effluent solution for precipitation with barium; the volume necessary is generally between 0,5 l
and 1 l.
⎯ Wash with water until neutral.
⎯ Dry with compressed air at room temperature, stirring occasionally with care to form a powder; use a
sieve if necessary.
WARNING 2 — Never dry at a temperature above 35 °C as there is a risk of explosion.
⎯ Dry in a desiccator at room temperature for one day and store in a stoppered, brown glass bottle.
5.3.3 Sodium hydroxide, (NaOH).
5.3.4 Potassium persulfate, (K S O ).
2 2 8
5.3.5 Silver nitrate solution, [Ag(NO ) ].
3 2
5.4 Method using cerium(IV) as oxidant
4+ −1
5.4.1 Cerium(IV), c(Ce ) = 0,4 mol·l in a nitrate medium.
This reagent can be prepared in a number of ways, such as the following:
−1
⎯ Dissolve 219,3 g of ceric ammonium nitrate [(NH ) Ce(NO ) ] (5.4.2) in 600 ml of 1 mol·l nitric acid
4 2 3 6
(5.4.3) and dilute to 1 l with water (5.2.2).
5.4.2 Ceric ammonium nitrate, [(NH ) Ce(NO ) ].
4 2 3 6
−1
5.4.3 Nitric acid, c(HNO ) = 1 mol·l .
3
6 Apparatus
Usual nuclear laboratory equipment.
6.1 Spectrophotometer, high-quality, double-beam, grating, or equivalent, designed for measu
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 9463
Deuxième édition
2009-08-15


Énergie nucléaire — Technologie du
combustible nucléaire — Détermination
du plutonium dans les solutions d'acide
nitrique par spectrophotométrie
Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination of
plutonium in nitric acid solutions by spectrophotometry




Numéro de référence
ISO 9463:2009(F)
©
ISO 2009

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9463:2009(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.


DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT


©  ISO 2009
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO 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 [e-mail]
Web www.iso.org
Publié en Suisse

ii © ISO 2009 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9463:2009(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Principe.1
4 Conditions chimiques.1
5 Réactifs.2
6 Appareillage .3
7 Mesurages.3
8 Expression des résultats.6
9 Interférences .7

© ISO 2009 – Tous droits réservés iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9463:2009(F)
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée 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.
L'ISO 9463 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 5,
Technologie du combustible nucléaire.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 9463:1990), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 9463:2009(F)
Introduction
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'analyse pour déterminer la concentration en
plutonium dans les solutions d'acide nitrique de dissolution des combustibles issus des centrales nucléaires.
Cette méthode convient aux analyses de contrôle aux différents stades du procédé d'une usine de
retraitement.

© ISO 2009 – Tous droits réservés v

---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 9463:2009(F)

Énergie nucléaire — Technologie du combustible nucléaire —
Détermination du plutonium dans les solutions d'acide nitrique
par spectrophotométrie
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'analyse par spectrophotométrie qui permet de
déterminer la concentration du plutonium dans les solutions d'acide nitrique dans les usines de retraitement.
La méthode est applicable sans interférence en présence de nombreux cations, avec un écart-type de l'ordre
. −1
de 5 % lorsque la teneur en plutonium dans l'échantillon est supérieure à 0,5 mg l .
2 Références normatives
ISO 3696:1987, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
3 Principe
Le plutonium est oxydé quantitativement à un état hexavalent soit par le cérium(IV), soit par l'oxyde
argentique, dont l'excès est détruit par ajout d'acide sulfamique.
2+
La densité optique au sommet du pic d'absorption de PuO à 831 nm est alors mesurée avec un
2
spectrophotomètre. Le résultat est obtenu par comparaison avec un étalonnage effectué dans les mêmes
conditions (surtout avec la même teneur en nitrates).
4 Conditions chimiques
4.1 Stabilité du plutonium(VI)
Le plutonium(VI) est très stable dans les conditions opératoires du dosage, dans le domaine
. −1 + . −1
2 mol l < c [H ] < 5 mol l .
4.2 Vitesse d'oxydation du plutonium(IV) en plutonium(VI)
La vitesse d'oxydation par le cérium(IV) diminue quand l'acidité augmente. Avec la quantité de réactif
. −1
préconisée dans la méthode, l'oxydation est complète en 5 min, en milieu acide nitrique à 2 mol l ou
. −1
3 mol l .
Avec l'oxyde argentique, la vitesse d'oxydation est très grande et nettement supérieure à celle obtenue avec
le cérium(IV).
4.3 Destruction de l'excès d'oxydant
Avec le cérium(IV), le réactif en excès n'interfère pas et il n'est pas nécessaire de le détruire.
Avec l'oxyde argentique comme oxydant, il est nécessaire de détruire le réactif en excès par réaction avec un
léger excès d'acide sulfamique ou en chauffant à environ 80 °C.
© ISO 2009 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 9463:2009(F)
4.4 Coefficient d'extinction molaire du plutonium(VI)
Le coefficient d'extinction molaire et, par conséquent, l'absorbance peuvent varier en fonction de différents
paramètres, par exemple:
⎯ la concentration en ions nitrate: la diminution du coefficient d'extinction molaire est plus rapide lorsque la
. −1 . −1
concentration en nitrate est plus grande; au voisinage de 3 mol l , une augmentation de 0,1 mol l de la
teneur totale en nitrate provoque une diminution du coefficient d'extinction molaire d'environ 0,7 %;
. −1
⎯ l'acidité: cette variation est en moyenne inférieure à 0,1 % quand l'acidité libre varie de 0,1 mol l ;
l'influence de l'acidité libre est donc d'un ordre de grandeur plus faible que celle de la teneur en nitrate;
⎯ la température: la diminution du coefficient d'extinction molaire est d'environ 0,5 % par degré Celsius.
5 Réactifs
5.1 Généralités
Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue.
. −1
Cette procédure utilise 3 mol l d'acide nitrique, puisque cela permet l'utilisation du cérium(IV) ou de l'oxyde
argentique en tant qu'oxydant et convient pour la plupart des applications. Il est acceptable d'utiliser comme
oxydants du cérium(IV), à une acidité basse, et de l'oxyde argentique, à une acidité plus forte, à condition que
la concentration d'acide nitrique utilisé pour l'étalonnage soit ajustée de la même manière.
5.2 Réactifs communs aux méthodes utilisant comme oxydant l'oxyde argentique ou le
cérium
. −1
5.2.1 Acide nitrique, c(HNO ) = (3 ± 0,05 mol l ).
3
5.2.2 Eau, de qualité 3 tel que définie dans l'ISO 3696:1987.
5.2.3 Plutonium, solution de référence de plutonium en milieu nitrique, de concentration en plutonium et en
nitrate voisines de celles de l'échantillon analysé.
5.3 Méthode utilisant l'oxyde argentique comme oxydant
. −1 . −1
5.3.1 Acide sulfamique, c(NH SO H) = 0,5 mol l , en solution dans l'eau w(NH SO H) = 48,5 g l .
2 3 2 3
5.3.2 Oxyde argentique (AgO).
Ce réactif peut être préparé de différentes manières, dont la suivante.
⎯ Dans une fiole conique ou un bêcher en pyrex, très propre, dissoudre 72 g d'hydroxyde de sodium (5.3.3)
dans 1 litre d'eau (5.2.2) et porter à 85 °C.
⎯ Ajouter, en agitant, 75 g de persulfate de potassium (K S O ) (5.3.4) à la solution chaude.
2 2 8
AVERTISSEMENT 1 — Ne jamais utiliser de persulfate d'ammonium à cause des risques d'explosion.
⎯ Ajouter ensuite, en agitant, 51 g de nitrate d'argent (5.3.5) préalablement dissous dans le moins d'eau
(5.2.2) possible (environ 40 ml). Porter le mélange à 90 °C, puis agiter durant 15 min.
⎯ Laisser refroidir, puis filtrer sur verre fritté n°4.
2 © ISO 2009 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 9463:2009(F)
. −1 . −1
⎯ Laver avec la solution d'hydroxyde de sodium à 0,25 mol l (10 g l ) jusqu'à élimination complète des
ions sulfate, vérifiée par un essai de précipitation au baryum sur la solution effluente; le volume
nécessaire est en général compris entre 0,5 l et 1 l.
⎯ Laver à l'eau jusqu'à neutralité.
⎯ Sécher ensuite à l'air comprimé à température ambiante, en remuant doucement de temps à autre pour
réduire les agglomérats à l'état pulvérulent; si nécessaire, utiliser un tamis.
AVERTISSEMENT 2 — Ne jamais sécher à une température supérieure à 35 °C à cause des risques
d'explosion.
⎯ Sécher à température ambiante dans un dessiccateur, durant un jour, puis stocker dans des flacons
brunis bouchés hermétiquement.
5.3.3 Hydroxyde de sodium, (NaOH).
5.3.4 Persulfate de potassium, (K S O ).
2 2 8
5.3.5 Nitrate d'argent, [Ag(NO ) ].
3 2
5.4 Méthode utilisant le cérium(IV) comme oxydant
4+ . −1
5.4.1 Cérium(IV), c(Ce ) = 0,4 mol l en milieu nitrate.
Ce réactif peut être préparé de différentes manières, dont la suivante.
⎯ Dissoudre 219,3 g de nitrate de cérium et d'ammonium [(NH ) Ce (NO ) ] (5.4.2) dans 600 ml d'acide
4 2 3 6
. −1
nitrique à 1 mol l (5.4.3) et compléter à 1 l avec de l'eau (5.2.2).
5.4.2 Nitrate de cérium et d'ammonium, [(NH ) Ce (NO ) ].
4 2 3 6
. −1
5.4.3 Acide nitrique, c(HNO ) = 1 mol l .
3
6 Appareillage
Matériel courant utilisé dans un laboratoire nucléaire.
...