ISO 9005:2007
(Main)Nuclear energy — Uranium dioxide powder and sintered pellets — Determination of oxygen/uranium atomic ratio by the amperometric method
Nuclear energy — Uranium dioxide powder and sintered pellets — Determination of oxygen/uranium atomic ratio by the amperometric method
ISO 9005:2007 specifies an analytical method for the determination of the oxygen/uranium ratio in uranium dioxide powder and sintered pellets. The method is applicable to reactor grade samples of hyper-stoichiometric uranium dioxide powder and pellets. The presence of reducing agents or residual organic additives invalidates the procedure.
Énergie nucléaire — Poudre et pastilles frittées de dioxyde d'uranium — Détermination du rapport atomique oxygène/uranium par la méthode ampérométrique
L'ISO 9005:2007 décrit une méthode analytique pour la détermination du rapport atomique oxygène/uranium dans la poudre et les pastilles frittées de dioxyde d'uranium. La méthode s'applique à des échantillons de poudre et de pastilles de dioxyde d'uranium hyper stoechiométrique. La présence d'agents réducteurs ou d'additifs organiques non décomposés rend la méthode inopérante.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9005
Second edition
2007-03-01
Nuclear energy — Uranium dioxide
powder and sintered pellets —
Determination of oxygen/uranium atomic
ratio by the amperometric method
Énergie nucléaire — Poudre et pastilles frittées de dioxyde d'uranium —
Détermination du rapport atomique oxygène/uranium par la méthode
ampérométrique
Reference number
ISO 9005:2007(E)
©
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9005:2007(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.
© ISO 2007
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 copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9005:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Principle. 1
3 Reactions. 1
4 Reagents. 1
5 Apparatus . 2
6 Preparation of the test sample . 7
7 Procedure . 7
8 Expression of results . 8
9 Test report . 10
Bibliography . 11
© ISO 2007 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9005:2007(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 9005 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 9005:1994), which has been technically revised.
iv © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 9005:2007(E)
Nuclear energy — Uranium dioxide powder and sintered
pellets — Determination of oxygen/uranium atomic ratio by the
amperometric method
1 Scope
This International Standard specifies an analytical method for the determination of the oxygen/uranium atomic
ratio in uranium dioxide powder and sintered pellets.
The method is applicable to reactor grade samples of hyper-stoichiometric uranium dioxide powder and
pellets. The presence of reducing agents or residual organic additives invalidates the procedure.
2 Principle
2.1 The test sample is dissolved in orthophosphoric acid, which does not oxidize the uranium(IV) from UO
2
molecules. Thus, the uranium(VI) that is present in the dissolved solution is from UO and/or U O molecules
3 3 8
only, and is proportional to the excess oxygen in these molecules. The uranium(VI) content of the solution is
determined by titration with a previously standardized solution of ammonium iron(II) sulfate hexahydrate in
orthophosphoric acid. The end-point of the titration is determined amperometrically using a pair of polarized
platinum electrodes. The oxygen/uranium ratio is calculated from the uranium(VI) content.
2.2 A portion, weighing about 1 g, of the test sample is dissolved in orthophosphoric acid. The dissolution is
performed in an atmosphere of nitrogen or carbon dioxide when sintered material is being analysed. When
highly sintered material is being analysed, the dissolution is performed at a higher temperature in purified
phosphoric acid from which the water has been partly removed.
The cooled solution is titrated with an orthophosphoric acid solution of ammonium iron(II) sulfate, which has
previously been standardized against potassium dichromate. The end-point of the titration is detected by the
sudden increase of current between a pair of polarized platinum electrodes on the addition of an excess of
ammonium iron(II) sulfate solution.
3 Reactions
22++ + 4+ 3+
UO++2Fe 4HU2→ +Fe+2HO
22
4 Reagents
Use only reagents of recognised analytical grade and demineralised water.
4.1 Orthophosphoric acid, ρ(H PO ) = 1,75 g/ml.
3 4
4.2 Concentrated nitric acid, c(HNO ) = 14 mol/l; ρ(HNO ) = 1,4 g/ml.
3 3
© ISO 2007 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9005:2007(E)
4.3 Orthophosphoric acid, purified.
Add 1 500 ml of orthophosphoric acid (4.1) to 40 ml of nitric acid (4.2) to a cylinder quartz vessel and raise the
temperature gradually to 275 °C. Maintain this temperature for 45 min while a gentle stream of nitrogen or
carbon dioxide is passed through the solution. After cooling to room temperature, store the liquid in a glass
bottle.
4.4 Ammonium iron(II) sulfate, approximately c[(NH ) Fe(SO ) ] = 0,05 mol/l or ρ[(NH ) Fe(SO ) ] = 14,5 g/l.
4 2 4 2 4 2 4 2
Heat 1 000 ml of orthophosphoric acid (4.1) to a temperature of 60 °C to 70 °C in a glass vessel. Add 20 g of
ammonium iron(II) sulfate hexahydrate [(NH ) Fe(SO )⋅6H O] and stir until dissolved. Cool and store the
4 2 4 2 2
solution in a nitrogen or carbon dioxide atmosphere.
Standardize this solution against potassium dichromate in the conventional way with each run of samples.
Calculate the molarity of the iron(II) solution.
4.5 Naturally occurring U O standard solution, c(U O ) = 0,01 mol/l or ρ(U O ) = 0,084 21 g/l.
3 8 3 8 3 8
Dissolve 0,842 1 g of pure U O in purified orthophosphoric acid (4.3), warming if necessary. Cool and dilute
3 8
to 100 ml with purified orthophosphoric acid (4.3).
2+
NOTE The concentration of UO in this solution is 0,02 mol/l. Upon dissolution, one mole of U O forms one mole
2 3 8
2+
4+
of U ions (non-reactive) and two moles of UO ions, which is equivalent to dissolving one mole of UO (non-reactive)
2 2
2+
and two moles of UO . Thus, this solution contains 0,02 moles of UO per litre.
3 2
To ensure stoichiometric U O , ignition just prior to use is recommended.
3 8
−6
4.6 Nitrogen or carbon dioxide, containing less oxygen than a volume fraction of 20 × 10 .
5 Apparatus
Use laboratory apparatus and
5.1 Inert dissolution apparatus, type A; see Figure 1.
5.2 Inert dissolution apparatus, type B; see Figure 2.
5.3 Electrode assembly; see Figure 3.
When not in use, the electrodes shall be stored in a completed titration solution; see 7.4.2.
The electrodes should be cleaned when needed as follows. Immerse the platinum electrodes in boiling
concentrated nitric acid (4.2) containing 10 g/l to 20 g/l of potassium dichromate for about 5 min. Rinse with
demineralized water, then immerse in 1 mol/l iron(II) sulfate solution for 30 s to 60 s and then rinse with
demineralized water.
5.4 Bi-amperometric endpoint-detection circuit; see Figure 4.
5.5 Piston burette, 5 ml or 1 ml capacity, capable of reading to 0,001 ml, fitted with a capillary end to dip
into the titration solution.
5.6 Thermostatically controlled heating block or isomantle.
2 © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 9005:2007(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 condenser
2 thermometer well
3 nitrogen purge
4 f
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9005
Deuxième édition
2007-03-01
Énergie nucléaire — Poudre et pastilles
frittées de dioxyde d'uranium —
Détermination du rapport atomique
oxygène/uranium par la méthode
ampérométrique
Nuclear energy — Uranium dioxide powder and sintered pellets —
Determination of oxygen/uranium atomic ratio by the amperometric
method
Numéro de référence
ISO 9005:2007(F)
©
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9005:2007(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.
© ISO 2007
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 copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9005:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Principe. 1
3 Réactions. 1
4 Réactifs . 1
5 Appareillage . 2
6 Préparation de l'échantillon pour essai. 7
7 Mode opératoire . 7
8 Expression des résultats . 8
9 Rapport d'essai . 10
Bibliographie . 11
© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9005:2007(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 9005 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 9005:1994), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 9005:2007(F)
Énergie nucléaire — Poudre et pastilles frittées de dioxyde
d'uranium — Détermination du rapport atomique
oxygène/uranium par la méthode ampérométrique
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit une méthode analytique pour la détermination du rapport atomique
oxygène/uranium dans la poudre et les pastilles frittées de dioxyde d'uranium.
La méthode s'applique à des échantillons de poudre et de pastilles de dioxyde d'uranium hyper
stœchiométrique. La présence d'agents réducteurs ou d'additifs organiques non décomposés rend la méthode
inopérante.
2 Principe
2.1 L'échantillon est dissous dans de l'acide orthophosphorique qui n'oxyde pas l'uranium(VI) contenu dans
les molécules de UO . Ainsi l'uranium(IV) présent dans la solution dissoute provient uniquement de molécules
2
de UO et/ou de U O et est proportionnel à l'oxygène en excès dans ces molécules. La teneur en
3 3 8,
uranium(VI) dans la solution est déterminée par titrage à l'aide d'une solution préalablement étalonnée de
sulfate d'ammonium et de fer(II) hexahydraté dans de l'acide orthophosphorique. Le point final du titrage est
déterminé par ampérométrie à l'aide d'une paire d'électrodes de platine polarisées. Le rapport
oxygène/uranium est calculé à partir de la teneur en uranium(VI).
2.2 Une fraction de l'échantillon d'environ 1 g est dissoute dans de l'acide orthophosphorique. La
dissolution a lieu sous une atmosphère d'azote ou de dioxyde de carbone si l'on analyse des matériaux frittés.
Quand on analyse des matériaux frittés très dense, la dissolution a lieu à une température supérieure dans de
l'acide phosphorique purifié dont on a partiellement retiré l'eau.
La solution une fois refroidie est titrée á l'aide d'une solution d'acide orthophosphorique et de sulfate
d'ammonium et de fer(II) hexahydraté, préalablement étalonnée au dichromate de potassium. Le point final du
titrage est détecté par l'augmentation soudaine d'un courant entre deux électrodes de platine polarisées
lorsqu'on dépasse une certaine quantité de solution de sulfate d'ammonium et de fer(II) hexahydraté.
3 Réactions
22++ + 4+ 3+
UO++2Fe 4H→ U+ 2Fe+ 2H O
22
4 Réactifs
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue et de l'eau déminéralisée.
4.1 Acide orthophosphorique, ρ(H PO ) = 1,75 g/ml.
3 4
4.2 Acide nitrique concentré, c(HNO ) = 14 mol/l; ρ(HNO ) = 1,4 g/ml.
3 3
© ISO 2007 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9005:2007(F)
4.3 Acide orthophosphorique, purifié.
Ajouter 1 500 ml d'acide orthophosphorique (4.1) à 40 ml d'acide nitrique (4.2) dans un récipient cylindrique
en quartz et porter progressivement la température à 275 °C. Maintenir cette température pendant 45 min en
faisant passer dans la solution un léger courant d'azote ou de dioxyde de carbone. Après retour à la
température ambiante, conserver le liquide dans une bouteille en verre.
4.4 Sulfate d'ammonium et de fer(II), solution à c[(NH ) Fe(SO ) ] = 0,05 mol/l ou
4 2 4 2
ρ[(NH ) Fe(SO ) ] = 14,5 g/l environ.
4 2 4 2
Porter 1 000 ml d'acide orthophosphorique (4.1) à une température de 60 °C à 70 °C dans un récipient en
verre. Ajouter 20 g de sulfate d'ammonium et de fer(II) hexahydraté [(NH ) Fe(SO ) ·6H O] et remuer jusqu'à
4 2 4 2 2
dissolution. Refroidir et conserver la solution sous une atmosphère d'azote ou de dioxyde de carbone.
Étalonner cette solution au dichromate de potassium selon la méthode classique pour chaque série
d'échantillons. Calculer la molarité de la solution de fer(II).
4.5 Oxyde naturel d'uranium U O solution étalon, à c(U O ) = 0,01 mol/l ou ρ c(U O ) = 0,084 21 g/l.
3 8 3 8 3 8
Dissoudre 0,842 1 g d'U O pur dans de l'acide orthophosphorique purifié (4.3), en chauffant si nécessaire.
3 8
Refroidir et diluer à 100 ml avec de l'acide orthophosphorique purifié (4.3).
2+
NOTE La concentration en UO de cette solution sera de 0,02 mol/l. Á la dissolution une mole de U O forme une
2 3 8
2+
4+
mole d'ions U (non réactive) et deux moles d'ions UO , ce qui est équivalent à la dissolution d'une mole d'UO (non
2
2
2+
réactive) et de deux moles d'UO . Ainsi, cette solution contient 0,02 moles de UO par litre.
3 2
Pour garantir la stœchiométrie de l'U O il est recommandé de chauffer immédiatement avant l'usage.
3 8
−6
4.6 Azote ou dioxyde de carbone, contenant une fraction volumique d'oxygène inférieure à 20 × 10 .
5 Appareillage
Matériel courant de laboratoire, et
5.1 Appareil de dissolution inerte, de type A; voir Figure 1.
5.2 Appareil de dissolution inerte, de type B; voir Figure 2.
5.3 Paire d'électrodes; voir Figure 3.
Hors utilisation, conserver les électrodes dans une solution de titrage terminée; voir 7.4.2.
Il convient de nettoyer les électrodes de temps en temps en procédant comme suit. Plonger les électrodes
platine dans de l'acide nitrique concentré (4.2) bouillant, contenant 10 g/l à 20 g/l de dichromate de potassium
pendant environ 5 min. Rincer à l'eau déminéralisée, puis les plonger dans une solution de sulfate de fer(II) à
1 mol/l pendant 30 s à 60 s, et rincer à nouveau à l'eau déminéralisée.
5.4 Circuit bi ampérométrique de détermination par point final; voir Figure 4.
5.5 Burette à piston, d'une capacité de 5 ml ou 1 ml, pouvant donner des indications à 0,001 ml et dotée
d'une extrémité capillaire pour plonger dans la solution de titrage.
5.6 Bloc de chauffage à thermostat ou enveloppe isolante.
2 © ISO 2007 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 9005:2007(F)
Dimensions en millimètres
Légende
1 condenseur
2 puits thermométrique
3 entrée d'azote
4 fiole
5 joint conique rodé, femelle ISO 383-34/35
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.