ISO 13465:2024

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

This document specifies an analytical method for determining the neptunium concentration by spectrophotometry, with spectrophotometer implemented in hot cell or glove box allowing the analysis of high activity solutions, with a standard uncertainty, with coverage factor k = 1 of about 5 %, in nitric acid solutions after the dissolution of nuclear reactor irradiated fuels, at different steps of the process in a nuclear fuel reprocessing plant or in other nuclear facilities. The method is applicable to sample from the process containing a concentration of neptunium between 10 mg·l-1 and 400 mg·l-1 and uranium concentrations of up to 300 g·l-1.

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

La présente Norme internationale spécifie une méthode d’analyse qui permet de déterminer la concentration de neptunium par spectrophotométrie. Pour ce faire, le spectrophotomètre est installé dans une chaîne blindée et une boîte à gants, ce qui permet d’analyser des solutions de haute activité avec une incertitude-type dont le facteur d’élargissement k = 1 est de l’ordre de 5 % dans les solutions d’acide nitrique après dissolution de combustibles nucléaires irradiés, à différents stades du procédé d’une usine de retraitement ou dans d’autres installations nucléaires. La méthode est applicable à un échantillon du procédé contenant une concentration en neptunium comprise entre 10 mg·l-1 et 400 mg·l-1, et une concentration en uranium jusqu’à 300 g·l-1.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 25-Nov-2024
• 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: 6060 - International Standard published
• Start Date: 26-Nov-2024
• Due Date: 26-Nov-2024
• Completion Date: 26-Nov-2024

Relations

• Revises: ISO 13465:2009 - Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination of neptunium in nitric acid solutions by spectrophotometry
• Effective Date: 29-Apr-2023

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 13465
Third edition
Nuclear energy — Nuclear fuel
2024-11
technology — Determination of
neptunium in nitric acid solutions
by spectrophotometry
Énergie nucléaire — Technologie du combustible nucléaire —
Détermination du neptunium dans les solutions d'acide nitrique
par spectrophotométrie
Reference number
© ISO 2024
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ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Interferences . 1
5.1 Uranium (VI) .1
5.2 Acidity .2
5.3 Plutonium .2
5.4 Redox species .2
5.5 Nitrite ions . .2
6 Reagents . 2
7 Apparatus . 4
8 Measurement . 4
8.1 Calibration .4
8.2 Sample preparation .4
8.2.1 Neptunium calibration solution .4
8.2.2 Sample solution .5
8.3 Spectrophotometer setup .5
8.4 Measurement .5
8.4.1 Measurement on the calibration solution .5
8.4.2 Measurement on the sample solution .6
9 Expression of the results . 6
9.1 Calculation of the neptunium concentration in the sample .6
9.2 Reproducibility .7
9.3 Detection limit .7
Bibliography . 8

iii
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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
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 third edition cancels and replaces the second edition (ISO 13465:2009), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Clause 3 and 5.3 added;
— 9.2 and 9.3 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
Introduction
This document presents an analytical method for determining the neptunium concentration in nitric acid
solutions after the 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.

v
International Standard ISO 13465:2024(en)
Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination
of neptunium in nitric acid solutions by spectrophotometry
1 Scope
This document specifies an analytical method for determining the neptunium concentration by
spectrophotometry, with spectrophotometer implemented in hot cell or glove box allowing the analysis of
high activity solutions, with a standard uncertainty, with coverage factor k = 1 of about 5 %, in nitric acid
solutions after the dissolution of nuclear reactor irradiated fuels, at different steps of the process in a nuclear
fuel reprocessing plant or in other nuclear facilities. The method is applicable to sample from the process
-1 -1
containing a concentration of neptunium between 10 mg·l and 400 mg·l and uranium concentrations of
-1
up to 300 g·l .
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1042, Laboratory glassware — One-mark volumetric flasks
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Principle
As neptunium(V) is naturally the most stable of the oxidation states of neptunium and because of the high
molar extinction coefficient, for this valency, neptunium is quantitatively transformed to Np(V) using a
vanadium(V)/vanadium(IV) redox buffer. The neptunium content is determined by spectrophotometry
by measuring the height of the absorbance peak at a wavelength of 981 nm. The result is obtained by
comparison to a calibration performed under similar conditions (with the same nitrate or uranium content).
5 Interferences
5.1 Uranium (VI)
Uramium(VI) forms an intercationic complex with neptunium(V). The complex has a maximum absorption
at 992 nm. The presence of uranium(VI), therefore, reduces the selectivity of the determination.
However, the formation constant of this complex is low, and up to 1,5 g of uranium can be present in the
aliquot, provided that the calibration be carried out with the same quantities of uranium(VI) or that the
technique of standard addition be used.

Nitrate ions influence the formation of the uranium(VI)/neptunium(V) complex. In the presence of
uranium(VI), the nitrate concentration shall be controlled so that the concentrations in the sample and
−1
standard do not differ by more than 0,2 mol·l during the analyses.
Other elements that may produce a spectral interference have very flat absorbance in this part of the
spectrum making baseline corrections simple to use.
5.2 Acidity
−1
Acidity contributes to the formation of neptunium(V), and its concentration shall be kept between 2,5 mol⋅l
−1
and 4 mol⋅l in a 5 ml volume prior to the addition of the vanadium(V)/vanadium(IV) buffer mixture, and
−1
to (1 ± 0,2) mol⋅l at the final measurement. The apparent molar extinction coefficient decreases with an
increasing acidity.
5.3 Plutonium
Usually most of the plutonium contained in the dissolution solutions is at valency (IV). However small
amounts of plutonium (VI) are found in solutions due to disproportionation reactions. For masses of
plutonium lower than 30 mg in the aliquot the redox buffer vanadium (V)/vanadium(IV) will stabilize the
plutonium at valency (IV). It is therefore not necessary to correct for the contribution of plutonium(VI)
under the neptunium peak at 981 nm.
5.4 Redox species
Redox species in the sample influence the redox buffer vanadium(V)/vanadium(IV) ratio. The quantity
of redox species, including plutonium(VI), that can be present in the aliquot shall be such that the final
vanadium(V)/vanadium(IV) ratio remains between 0,25 and 1.
5.5 Nitrite ions
−1
Nitrite ions at a concentration smaller than 0,1 mol⋅l in the sample have no effect when the initial
vanadium(V)
...

Norme
internationale
ISO 13465
Troisième édition
Énergie nucléaire — Technologie
2024-11
du combustible nucléaire —
Détermination du neptunium dans
les solutions d'acide nitrique par
spectrophotométrie
Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Determination of
neptunium in nitric acid solutions by spectrophotometry
Numéro de référence
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© ISO 2024
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 1
5 Interférences . 1
5.1 Uranium (VI) .1
5.2 Acidité . .2
5.3 Plutonium .2
5.4 Espèces oxydo-réductrices .2
5.5 Ions nitrite .2
6 Réactifs . 2
7 Appareillage . 4
8 Analyse . 4
8.1 Étalonnage .4
8.2 Préparation de l’échantillon .4
8.2.1 Solution étalon de neptunium .4
8.2.2 Solution d’échantillon.5
8.3 Réglages du spectrophotomètres .5
8.4 Analyse .5
8.4.1 Mesure de la solution étalon .5
8.4.2 Mesure de la solution échantillon .6
9 Expression des résultats . 6
9.1 Calcul de la concentration en neptunium dans l’échantillon .6
9.2 Reproducibilité .7
9.3 Limite de détection .7
Bibliographie . 8

iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de brevet.
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 élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 5, Installations nucléaires, procédé et technologies.
Cette troisième édition annule et remplace la seconde édition (ISO 13465:2009), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— Ajout de l’Article 3 et de 5.3;
— Mise à jour de 9.2 et 9.3.
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 https://www.iso.org/fr/members.html.

iv
Introduction
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’analyse pour déterminer la concentration en
neptunium dans les solutions d’acide nitrique après dissolution des combustibles issus d’installations
nucléaires. Cette méthode convient aux analyses de contrôle de marche aux différents stades du procédé
d’une usine de retraitement des combustibles nucléaires.

v
Norme internationale ISO 13465:2024(fr)
Énergie nucléaire — Technologie du combustible nucléaire
— Détermination du neptunium dans les solutions d'acide
nitrique par spectrophotométrie
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’analyse qui permet de déterminer la concentration
de neptunium par spectrophotométrie. Pour ce faire, le spectrophotomètre est installé dans une chaîne
blindée et une boîte à gants, ce qui permet d’analyser des solutions de haute activité avec une incertitude-
type dont le facteur d’élargissement k = 1 est de l’ordre de 5 % dans les solutions d’acide nitrique après
dissolution de combustibles nucléaires irradiés, à différents stades du procédé d’une usine de retraitement
ou dans d’autres installations nucléaires. La méthode est applicable à un échantillon du procédé contenant
-1 -1
une concentration en neptunium comprise entre 10 mg·l et 400 mg·l , et une concentration en uranium
-1
jusqu’à 300 g·l .
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 1042, Verrerie de laboratoire — Fioles jaugées à un trait
3 Termes et définitions
Aucun terme n’est défini dans le présent document.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Principe
L’état d’oxydation (V) du neptunium étant le plus stable de tous, et le coefficient d’extinction molaire étant
élevé à cette valence, le neptunium est transformé quantitativement en neptunium(V) par l’utilisation
d’un tampon d’oxydo-réduction (rédox) vanadium(V)/vanadium(IV). La détermination du neptunium par
spectrophotométrie s’obtient en mesurant la hauteur du pic d’absorption optique à une longueur d’onde de
981 nm. La comparaison avec l’étalonnage, effectué dans des conditions similaires (teneur en nitrate ou en
uranium identique), permet d’obtenir le résultat.
5 Interférences
5.1 Uranium (VI)
L’uranium(VI) forme avec le neptunium(V) un complexe intercationique. Ce complexe présente un maximum
d’absorption à 992 nm. La présence d’uranium(VI) diminue de ce fait la sensibilité du dosage.

Toutefois, la constante de formation de ce complexe est faible et l’on peut tolérer des quantités d’uranium
jusqu’à 1,5 g dans l’aliquote, à condition soit d’effectuer l’étalonnage avec des quantités similaires
d’uranium(VI), soit d’utiliser la technique des ajouts dosés.
Les ions nitrate influencent la formation du complexe uranium(VI)/neptunium(V). En présence
d’uranium(VI), la concentration en ions nitrate doit être contrôlée de sorte que durant les analyses, elle ne
-1
diffère pas de plus de 0,2 mol·l dans l’échantillon et dans la solution étalon.
Les autres éléments susceptibles de produire une interférence spectrale ont une très faible absorbance sur
cette partie du spectre, ce qui facilite les corrections de la ligne de base.
5.2 Acidité
−1 −1
L’acidité contribue à la formation de neptunium(V) et doit être maintenue entre 2,5 mol·l et 4 mol·l dans
−1
un volume de 5 ml avant l’ajout du mélange tampon vanadium(V)/vanadium(IV) et à (1 ± 0,2) mol·l au
moment du mesurage final. Le coefficient d’extinction molair
...