ISO 24459:2021

Determination of uranium content in samples coming from the nuclear fuel cycle by L-absorption edge spectrometry

This document specifies a method for the determination of uranium concentrations in nitric acid or TBP-DILUANT (for example TBP-kerosene) solutions coming from the nuclear fuel cycle. The method is applicable — for process control of solutions, free of suspension, which contain between 10 g/l to 300 g/l uranium, and — for high accuracy purposes (Safeguards) to nitric acid solutions, free of suspension, which contain between 100 g/l and 220 g/l uranium. Having — the content of neptunium and plutonium impurities in the solution less than 1 % of the uranium content. — the content of neutron poisons (gadolinium, erbium) less than 1 % of the uranium content to ensure the absence of significant interferences at the level of required precision, for high accuracy purposes. The method is applicable to solid samples as well, provided that they can be fully dissolved in nitric acid.

Détermination de la quantité d'uranium dans des échantillons du cycle du combustible nucléaire par spectrométrie de discontinuité d'absorption L

Le présent document décrit une méthode permettant de déterminer les concentrations en uranium dans des solutions d'acide nitrique ou de TBP-DILUANT (par exemple TBP-kérosène) issues du cycle du combustible nucléaire. Cette méthode est applicable — pour le suivi procédé des solutions, exemptes de particules en suspension, qui contiennent entre 10 g/l et 300 g/l d'uranium, et — pour le contrôle de la matière fissile, analyse de haute précision type garantie, des solutions d'acide nitrique, exemptes de particules en suspension, qui contiennent entre 100 g/l et 220 g/l d'uranium, dont — la teneur en impuretés de neptunium et de plutonium dans la solution est inférieure à 1 % de la teneur en uranium, — la teneur en poisons neutroniques (gadolinium, erbium) est inférieure à 1 % de la teneur en uranium pour assurer l'absence d'interférences significatives au niveau de l'exactitude exigée, à des fins de haute précision. La méthode s'applique également aux échantillons solides, à condition qu'ils puissent être entièrement dissous dans de l'acide nitrique.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 05-Oct-2021
• 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: 6060 - International Standard published
• Start Date: 06-Oct-2021
• Due Date: 01-Nov-2022
• Completion Date: 06-Oct-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 24459
First edition
2021-10
Determination of uranium content
in samples coming from the nuclear
fuel cycle by L-absorption edge
spectrometry
Détermination de l'uranium dans les solutions du cycle du
combustible nucléaire par absorption de rayons X à la discontinuité L
Reference number
ISO 24459:2021(E)
© ISO 2021

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 24459:2021(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2021
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
  © ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 24459:2021(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Reagents and materials . 2
6 Apparatus . 2
7 Method . 4
7.1 Pre-checks . 4
7.2 Reference spectrum . 4
7.3 Calibration . 4
7.4 Sample measurement . 5
7.5 Spectrum evaluation . 5
7.5.1 Region of interest . 5
7.5.2 Smoothing (optional) . 5
7.5.3 Background subtraction . 6
7.5.4 Calculation of the X-ray transmission . 6
7.6 Calculation of the concentration of uranium . 7
7.7 Quality control . 8
7.8 Uncertainty evaluation . 8
7.8.1 Standard uncertainty of the calibration factor . 8
7.8.2 Standard uncertainty of the uranium concentration . 9
Annex A (informative) Calculation method for correction factors of atomic mass and
temperature .10
Annex B (informative) Preparation of a solid quality control sample .11
Bibliography .13
iii
© ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 24459:2021(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.
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 radio protection, Subcommittee SC 5, Analytical methodology in the nuclear fuel cycle.
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 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 24459:2021(E)
Determination of uranium content in samples coming from
the nuclear fuel cycle by L-absorption edge spectrometry
1 Scope
This document specifies a method for the determination of uranium concentrations in nitric acid or
TBP-DILUANT (for example TBP-kerosene) solutions coming from the nuclear fuel cycle.
The method is applicable
— for process control of solutions, free of suspension, which contain between 10 g/l to 300 g/l uranium,
and
— for high accuracy purposes (Safeguards) to nitric acid solutions, free of suspension, which contain
between 100 g/l and 220 g/l uranium.
Having
— the content of neptunium and plutonium impurities in the solution less than 1 % of the uranium
content.
— the content of neutron poisons (gadolinium, erbium) less than 1 % of the uranium content to ensure
the absence of significant interferences at the level of required precision, for high accuracy purposes.
The method is applicable to solid samples as well, provided that they can be fully dissolved in nitric acid.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminological 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
A highly collimated X-ray beam passes through a uranium solution with well-defined path length.
The transmission spectrum is recorded with a solid-state detector. A sharp jump of the photon
transmission, which is related to the concentration of uranium, occurs at the L-edge energy of uranium
(E = 17,17 keV). Uranium concentration is determined from the size of the jump using calibration and
LIII
spectrum processing algorithms.
The proposed spectrum processing algorithms require the acquisition of reference spectrum to cancel
out the influence of the matrix.
For high accuracy measurement, the isotopic composition of uranium and the temperature shall be
known and corrections may apply.
1
© ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 24459:2021(E)
The uncertainty of the number of counts in the channels before and after the L-edge is one of the main
contributors to the measurement uncertainty.
The acquisition time needed to reach the necessary number of counts depends of the total count
rate. The total count rate is a function of the intensity of the X-ray generator, of the characteristic of
instrument, and of the concentration of uranium.
It is therefore specific to the laboratory, which shall evaluate beforehand the fit-for-purpose accuracy
that will decide the target total count in the spectrum, the count rate and the acquisition time.
For high accuracy measurements, a minimum total number of counts of 2 000 000 in the fitting window
is required to ensure satisfactory statistics around the L-edge. The count rates and measurement times
given as indication in the document reflect this requirement. The reference, calibration and sample
spectra shall be recorded with the same count rate and the same high voltage (HV) cut-off.
For process control purposes, the necessary total number of counts will depend of the needed accuracy.
The measurement should be performed at the same HV cut-off and current.
5 Reagents and materials
Only analytical grade reagents shall be used.
All aqueous solutions shall be prepared with distilled water or deionized water.
3
5.1 Nitric acid solutions, c(HNO )≈3 mol/l, prepared from w(HNO ) 65 %, ρ= 1,42 g/cm .
3 3
5.2 Uranium reference solutions.
These solutions are used for calibration and quality control purposes. They should ideally be prepared
from a solid or liquid material with known uranium concentration, and known uranium isotopic
composition for high accuracy purposes. The standard uncertainty of the uranium concentration
should be equal or better than 0,06 %. The use of certified reference material traceable to SI units is
recommended.
6 Apparatus
The L-absorption edge spectrometer consists of an X-ray tube with its HV control unit, an X-ray detector,
a multichannel analyser (MCA), a temperature sensor and software for data acquisition and processing.
A principle diagram of the instrument components is shown in Figure 1.
2
  © ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 24459:2021(E)
Key
1 HV control unit 6 detector
2 X-ray tube 7 MCA
3 collimator 8 sample cell
4 temperature sensor 9 computer
5 collimator
Figure 1 — Schematic of the instrument components
6.1 X-ray tube.
The maximum working voltage of X-ray tube is higher than 25 kV, voltage-controlled, current-controlled.
It shall be stable over time and shall reach an intensity (adjustable, usually lower than 100 μA) high
enough to ensure satisfactory total count rate for fast and accurate measurement (as described in
Clause 4).
6.2 Shielding and collimator.
The shielding body is made of brass or other shielding materials. X-ray tube, X-ray detector and sample
cell are directly mounted in the shielding body. The thickness of the shielding is chosen to ensure no
X-ray leakage, and to satisfy the radioprotection requirements.
The collimator is made of tungsten, or other materials, whose fluorescence X-rays do not interfere with
the region of interest.
6.3 Sample cell.
The sample cell can be made of glass or polycarbonate (PC), which can withstand nitric acid and TBP-
DILUANT or in quartz that is resistant to nitric acid.
The optimum path length and the specifications of the cell depend on the characteristic of the apparatus
and the analytical needs.
Examples of cell specifications:
— for process control purposes, disposable 4mm long PC cell;
— for high accuracy purposes, fixed flow-through cell with a path length of 2 mm and a volume of
125 μl.
3
© ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 24459:2021(E)
6.4 X-ray detector and multichannel analyser.
55
The X-ray detector should have an energy resolution better than 135
...

ISO 24459:2021 2022(F)
Style Definition: Heading 1: Indent: Left: 0 pt, First
line: 0 pt
ISO/TC 85/SC 5
Style Definition: Heading 2: Font: Bold, Tab stops: Not
at 18 pt
Date : 2022-07-2608
Style Definition: Heading 3: Font: Bold
Style Definition: Heading 4: Font: Bold
Secrétariat : BSI
Style Definition: Heading 5: Font: Bold
Détermination de la quantité d'uranium dans des échantillons du cycle du combustible
Style Definition: Heading 6: Font: Bold
nucléaire par spectrométrie de discontinuité d'absorption L
Style Definition: ANNEX
Determination of uranium content in samples coming from the nuclear fuel cycle by L-absorption
Style Definition: Body Text_Center
edge spectrometry
Style Definition: Dimension_100
Style Definition: Figure Graphic
ICS : 27.120.30
Style Definition: Figure subtitle
Style Definition: List Continue 1
Style Definition: List Number 1
Style Definition: RefNorm
Style Definition: AMEND Terms Heading: Font: Bold
Style Definition: AMEND Heading 1 Unnumbered:
Font: Bold
Style Definition: List Bullet: Indent: Left: 0 pt, Hanging:
18 pt, No bullets or numbering, Tab stops: 18 pt, List
tab
Style Definition: List Bullet 2: Indent: Left: 14.15 pt,
Hanging: 18 pt, No bullets or numbering, Tab stops:
32.15 pt, List tab
Style Definition: List Bullet 3: Indent: Left: 28.3 pt,
Hanging: 18 pt, No bullets or numbering, Tab stops:
46.3 pt, List tab
Style Definition: List Bullet 4: Indent: Left: 42.45 pt,
Hanging: 18 pt, No bullets or numbering, Tab stops:
60.45 pt, List tab
Style Definition: List Bullet 5: Indent: Left: 56.6 pt,
Hanging: 18 pt, No bullets or numbering, Tab stops:
74.6 pt, List tab
Style Definition: List Number: Indent: Left: 0 pt,
Hanging: 18 pt, No bullets or numbering, Tab stops:
18 pt, List tab
Style Definition: List Number 5: Indent: Left: 56.6 pt,
Hanging: 18 pt, No bullets or numbering, Tab stops:
74.6 pt, List tab
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Pattern: Clear
Formatted: Font: Not Bold, Italic
Type du document:  Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document:  (60) Publication
Langue du document:  F

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 24459:20212022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 20212022
Commented [eXtyles1]: The reference is to a withdrawn
standard which has been replaced

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre,
ISO 6586, Traitement de l'information — Matérialisation des
aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit
jeux de caractères codés à 7 éléments et à 8 éléments sur
et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur l’internet
cartes perforées
ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être
Formatted: Pattern: Clear
adressées à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél. :.: + 41 22 749 01 11
Fax : + 41 22 749 09 47
E-mail : [e-mail]
Web : www.iso.orgWeb: www.iso.org

Publié en Suisse
© ISO 20212022 – Tous droits réservés
ii

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 24459:20212022(F)
Sommaire Page
Avant-propos . 5
1 Domaine d'application . 6
2 Références normatives . 6
3 Termes et définitions . 6
4 Principe . 7
5 Réactifs et matériaux . 7
6 Appareillage . 8
7 Méthode . 9
7.1 Vérifications préliminaires . 9
7.2 Spectre de référence . 10
7.3 Étalonnage . 10
7.4 Mesurage des échantillons . 10
7.5 Évaluation du spectre . 10
7.5.1 Région d'intérêt . 10
7.5.2 Lissage (facultatif) . 11
7.5.3 Soustraction du bruit de fond . 12
7.5.4 Calcul de la transmission des rayons X . 12
7.6 Calcul de la concentration en uranium . 13
7.7 Contrôle qualité . 14
7.8 Évaluation de l'incertitude . 15
7.8.1 Incertitude-type du facteur d'étalonnage . 15
7.8.2 Incertitude-type de la concentration en uranium . 15
Annexe A (informative) Méthode de calcul des coefficients de correction de la masse atomique
et de la température . 17
Annexe B (informative) Préparation d'un échantillon solide pour le contrôle qualité . 18
Bibliographie . 20
Avant-propos . iv
1 Domaine d'application . 6
2 Références normatives . 6
© ISO 20212022 – Tous droits réservés
iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 24459:20212022(F)
3 Termes et définitions . 6
4 Principe . 7
5 Réactifs et matériaux . 7
6 Appareillage . 8
7 Méthode . 9
7.1 Vérifications préliminaires . 9
7.2 Spectre de référence . 10
7.3 Étalonnage . 10
7.4 Mesurage des échantillons . 10
7.5 Évaluation du spectre . 10
7.5.1 Région d'intérêt . 10
7.5.2 Lissage (facultatif) . 11
7.5.3 Soustraction du bruit de fond . 12
7.5.4 Calcul de la transmission des rayons X . 12
7.6 Calcul de la concentration en uranium . 13
7.7 Contrôle qualité . 14
7.8 Évaluation de l'incertitude. 15
7.8.1 Incertitude-type du facteur d'étalonnage . 15
7.8.2 Incertitude-type de la concentration en uranium . 15
Annexe A (informative) Méthode de calcul des coefficients de correction de la masse atomique
et de la température. 17
Annexe B (informative) Préparation d'un échantillon solide pour le contrôle qualité . 18
Bibliographie . 20
© ISO 20212022 – Tous droits réservés
iv

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 24459:20212022(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 (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/directiveswww.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/brevetswww.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 le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos: www.iso.org/iso/fr/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, Méthodologie analytique dans le cycle du combustible
nucléaire.
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.htmlwww.iso.org/fr/members.html.
© ISO 20212022 – Tous droits réservés
v

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 24459:20212022(F)
Détermination de la quantité d'uranium dans des échantillons du
cycle du combustible nucléaire par spectrométrie de discontinuité
d'absorption L
1 Domaine d'application
Le présent document décrit une méthode permettant de déterminer les concentrations en uranium dans
des solutions d'acide nitrique ou de TBP-DILUANT (par exemple TBP-kérosène) issues du cycle du
combustible nucléaire.
Cette méthode est applicable :
— pour le suivi procédé des solutions, exemptes de particules en suspension, qui contiennent entre
10 g/l et 300 g/l d'uranium ;, et
— pour le contrôle de la matière fissile, analyse de haute précision type garantie, des solutions d'acide
nitrique, exemptes de particules en suspension, qui contiennent entre 100 g/l et 220 g/l d'uranium,
dont :
— la teneur en impuretés de neptunium et de plutonium dans la solution est inférieure à 1 % de la
teneur en uranium ;,
— la teneur en poisons neutroniques (gadolinium, erbium) est inférieure à 1 % de la teneur en uranium
pour assurer l'absence d'interférences significatives au niveau de l'exactitude exigée, à des fins de
haute précision.
La méthode s'applique également aux échantillons solides, à condition qu'ils puissent être entièrement
dissous dans de l'acide nitrique.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Le présent document ne contient pas de liste de termes et définitions.
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/obphttps://www.iso.org/obp
Commented [eXtyles2]: URL Validation failed:
https://www.iso.org/obp returns an unknown connection
failure. (connection error "Error 12031:
— IEC Electropedia : disponible à l'adresse
ERROR_INTERNET_CONNECTION_RESET").
https://www.electropedia.org/https://www.electropedia.org/
© ISO 20212022 – Tous droits réservés
6

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 24459:20212022(F)
4 Principe
Un faisceau de rayons X fortement collimaté traverse une solution d'uranium sur un trajet bien défini.
L'acquisition du spectre d'émission est faite avec un détecteur à semi-conducteur. Un fort saut de la
transmission de photons, qui est lié à la concentration en uranium, intervient à l’énergie de la
discontinuité L de l'uranium (E = 17,17 keV). La concentration en uranium est déterminée à partir de
LIII
l'amplitude de ce saut, en utilisant un étalonnage et des algorithmes de traitement spectral.
Les algorithmes de traitement spectral proposés exigent d'acquérir un spectre de référence pour annuler
l'influence de la matrice.
Dans le cadre de mesures de haute précision, la composition isotopique en uranium et la température
doivent être connues et des corrections peuvent s'appliquer.
L'incertitude liée au nombre de coups dans les canaux avant et après la discontinuité L est l’un des
principaux contributeurs à l'incertitude de mesure.
Le temps d'acquisition nécessaire pour atteindre le nombre de coups exigé dépend du taux de comptage
total. Le taux de comptage total est fonction de l'intensité du générateur de rayons X, des caractéristiques
de l'instrument et de la concentration en uranium.
Il est donc propre au laboratoire, lequel doit évaluer au préalable la précision adaptée à la finalité qui
déterminera le nombre de coups total cible dans le spectre, le taux de comptage et le temps d'acquisition.
Pour des mesures de haute précision, un nombre total de coups d'au moins 2 000 000 dans la fenêtre
d’intégration est exigé pour assurer des statistiques satisfaisantes autour de la discontinuité L. Cette
exigence est reflétée dans les taux de comptage et les temps de mesure donnés à titre indicatif dans le
présent document. Les spectres de référence, d'étalonnage et d'échantillon doivent être acquis avec le
même taux de comptage et même point de coupure de la haute tension (HT).
Pour le contrôle de procédé, le nombre total de coups nécessaires dépend de la précision requise. Il
convient d'effectuer la mesure aux mêmes valeurs du point de coupure de la HT et de courant.
5 Réactifs et matériaux
Seuls des réactifs de qualité analytique doivent être utilisés.
Toutes les solutions aqueuses doivent être préparées avec de l'eau distillée ou de l'eau désionisée.
5.1 Solutions d'acide nitrique, c(HNO )≈3 mol/l, préparées à partir de w(HNO ) 65 %,
3 3
3
ρ = 1,42 g/cm .
5.2 Solutions de référence d'uranium
Ces solutions sont utilisées à des fins d'étalonnage et de contrôle qualité. Dans l'idéal, il convient de les
préparer à partir d'un matériau solide ou liquide ayant une concentration en uranium connue et, pour les
applications de haute précision, une composition isotopique en uranium connue. Il convient que
l'incertitude-type de la concentration en uranium soit de 0,06 % ou mieux. Il est recommandé d'utiliser
un matériau de référence certifié qu'il est possible de rapporter aux unités SI.
© ISO 20212022 – Tous droits réservés
7

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 24459:20212022(F)
6 Appareillage
Le spectromètre de discontinuité d'absorption L se compose d'un tube à rayons X et de son unité de
commande HT, d'un détecteur de rayons X, d'un analyseur multicanal (MCA, multichannel analyser),
d'une sonde de température et d'un logiciel d'acquisition et de traitement des données. Un schéma de
principe des composants de l'instrument est donné à la Figure 1.
Formatted: Pattern: Clear
24459_ed1fig1.eps

Légende
1 unité de commande HT 6 détecteur
2 tube à rayons X 7 MCA
3 collimateur 8 cellule de mesure
4 sonde de température 9 ordinateur
5 collimateur
Figure 1 — Schéma des composants de l'instrument
6.1 Tube à rayons X.
La tension de service maximale du tube à rayons X est supérieure à 25 kV, à tension asservie et à courant
asservi. Elle doit rester stable dans le temps et doit attei
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 24459
Première édition
2021-10
Détermination de la quantité
d'uranium dans des échantillons
du cycle du combustible nucléaire
par spectrométrie de discontinuité
d'absorption L
Determination of uranium content in samples coming from the
nuclear fuel cycle by L-absorption edge spectrometry
Numéro de référence
ISO 24459:2021(F)
© ISO 2021

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 24459:2021(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2021
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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, 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
  © ISO 2021 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 24459:2021(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 1
5 Réactifs et matériaux . 2
6 Appareillage . 2
7 Méthode . 4
7.1 Vérifications préliminaires . . 4
7.2 Spectre de référence . 4
7.3 Étalonnage . 4
7.4 Mesurage des échantillons . . 5
7.5 Évaluation du spectre . 5
7.5.1 Région d'intérêt . 5
7.5.2 Lissage (facultatif) . 6
7.5.3 Soustraction du bruit de fond . 6
7.5.4 Calcul de la transmission des rayons X . 6
7.6 Calcul de la concentration en uranium . 8
7.7 Contrôle qualité . 8
7.8 Évaluation de l'incertitude . 9
7.8.1 Incertitude-type du facteur d'étalonnage . 9
7.8.2 Incertitude-type de la concentration en uranium . 9
Annexe A (informative) Méthode de calcul des coefficients de correction de la masse
atomique et de la température .10
Annexe B (informative) Préparation d'un échantillon solide pour le contrôle qualité .11
Bibliographie .13
iii
© ISO 2021 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 24459:2021(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 (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 le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/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, Méthodologie analytique dans le cycle du combustible
nucléaire.
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 2021 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 24459:2021(F)
Détermination de la quantité d'uranium dans des
échantillons du cycle du combustible nucléaire par
spectrométrie de discontinuité d'absorption L
1 Domaine d'application
Le présent document décrit une méthode permettant de déterminer les concentrations en uranium
dans des solutions d'acide nitrique ou de TBP-DILUANT (par exemple TBP-kérosène) issues du cycle du
combustible nucléaire.
Cette méthode est applicable
— pour le suivi procédé des solutions, exemptes de particules en suspension, qui contiennent entre
10 g/l et 300 g/l d'uranium, et
— pour le contrôle de la matière fissile, analyse de haute précision type garantie, des solutions d'acide
nitrique, exemptes de particules en suspension, qui contiennent entre 100 g/l et 220 g/l d'uranium,
dont
— la teneur en impuretés de neptunium et de plutonium dans la solution est inférieure à 1 % de la
teneur en uranium,
— la teneur en poisons neutroniques (gadolinium, erbium) est inférieure à 1 % de la teneur en uranium
pour assurer l'absence d'interférences significatives au niveau de l'exactitude exigée, à des fins de
haute précision.
La méthode s'applique également aux échantillons solides, à condition qu'ils puissent être entièrement
dissous dans de l'acide nitrique.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Le présent document ne contient pas de liste de termes et définitions.
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
Un faisceau de rayons X fortement collimaté traverse une solution d'uranium sur un trajet bien
défini. L'acquisition du spectre d'émission est faite avec un détecteur à semi-conducteur. Un fort saut
de la transmission de photons, qui est lié à la concentration en uranium, intervient à l’énergie de la
discontinuité L de l'uranium (E = 17,17 keV). La concentration en uranium est déterminée à partir de
LIII
l'amplitude de ce saut, en utilisant un étalonnage et des algorithmes de traitement spectral.
1
© ISO 2021 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 24459:2021(F)
Les algorithmes de traitement spectral proposés exigent d'acquérir un spectre de référence pour
annuler l'influence de la matrice.
Dans le cadre de mesures de haute précision, la composition isotopique en uranium et la température
doivent être connues et des corrections peuvent s'appliquer.
L'incertitude liée au nombre de coups dans les canaux avant et après la discontinuité L est l’un des
principaux contributeurs à l'incertitude de mesure.
Le temps d'acquisition nécessaire pour atteindre le nombre de coups exigé dépend du taux de
comptage total. Le taux de comptage total est fonction de l'intensité du générateur de rayons X, des
caractéristiques de l'instrument et de la concentration en uranium.
Il est donc propre au laboratoire, lequel doit évaluer au préalable la précision adaptée à la finalité qui
déterminera le nombre de coups total cible dans le spectre, le taux de comptage et le temps d'acquisition.
Pour des mesures de haute précision, un nombre total de coups d'au moins 2 000 000 dans la fenêtre
d’intégration est exigé pour assurer des statistiques satisfaisantes autour de la discontinuité L. Cette
exigence est reflétée dans les taux de comptage et les temps de mesure donnés à titre indicatif dans le
présent document. Les spectres de référence, d'étalonnage et d'échantillon doivent être acquis avec le
même taux de comptage et même point de coupure de la haute tension (HT).
Pour le contrôle de procédé, le nombre total de coups nécessaires dépend de la précision requise. Il
convient d'effectuer la mesure aux mêmes valeurs du point de coupure de la HT et de courant.
5 Réactifs et matériaux
Seuls des réactifs de qualité analytique doivent être utilisés.
Toutes les solutions aqueuses doivent être préparées avec de l'eau distillée ou de l'eau désionisée.
5.1 Solutions d'acide nitrique, c(HNO )≈3 mol/l, préparées à partir de w(HNO ) 65 %, ρ = 1,42 g/
3 3
3
cm .
5.2 Solutions de référence d'uranium
Ces solutions sont utilisées à des fins d'étalonnage et de contrôle qualité. Dans l'idéal, il convient de les
préparer à partir d'un matériau solide ou liquide ayant une concentration en uranium connue et, pour
les applications de haute précision, une composition isotopique en uranium connue. Il convient que
l'incertitude-type de la concentration en uranium soit de 0,06 % ou mieux. Il est recommandé d'utiliser
un matériau de référence certifié qu'il est possible de rapporter aux unités SI.
6 Appareillage
Le spectromètre de discontinuité d'absorption L se compose d'un tube à rayons X et de son unité de
commande HT, d'un détecteur de rayons X, d'un analyseur multicanal (MCA, multichannel analyser),
d'une sonde de température et d'un logiciel d'acquisition et de traitement des données. Un schéma de
principe des composants de l'instrument est donné à la Figure 1.
2
  © ISO 2021 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 24459:2021(F)
Légende
1 unité de commande HT 6 détecteur
2 tube à rayons X 7 MCA
3 collimateur 8 cellule de mesure
4 sonde de température 9 ordinateur
5 collimateur
Figure 1 — Schéma des composants de l'instrument
6.1 Tube à rayons X.
La tension de service maximale du tube à rayons X est supérieure à 25 kV, à tension asservie et à courant
asservi. Elle doit rester stable dans le temps et doit atteindre une intensité (réglable, généralement
inférieure à 100 μA) suffisamment élevée pour permettre un taux de comptage total satisfaisant afin
d'assurer une mesure rapide et précise (comme décrit dans l'Article 4).
6.2 Blindage et collimateur.
Le blindage est constitué de laiton ou d'autres matériaux de blindage. Le tube à rayons X, le détecteur
de rayons X et la cellule de mesure sont directement montés dans le blindage. L'épaisseur du blindage
est choisie de manière à garantir l'absence de fuites de rayons X et à satisfaire aux exigences de
radioprotection.
Le collimateur est constitué de tungstène ou d'autres matériaux dont les rayons à fluorescence X ne
perturbent pas la région d'intérêt.
6.3 Cellule de mesure.
La cellule de mesure peut être constituée de verre ou de polycarbonate (PC) pouvant résister à l'acide
nitrique et au TBP-DILUANT, ou être constituée de quartz résistant à l'acide nitrique.
La longueur optimale et les spécifications de la cellule dépendent des caractéristiques de l'appareillage
et des besoins analytiques.
Exemples de spécifications de cellule:
— pour le contrôle du procédé, cellule en PC de 4 mm de long, à usage unique;
— pour la haute précision, cellule à flux continu avec un trajet de 2 mm et un volume de 125 μl.
3
© ISO 2021 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 24459:2021(F)
6.4 Détecteur de rayons X et analyseur multicanal.
Il convient que le détecteur de rayons X ait une résolution en énergie supérieure à 135 eV (pour le pic
55 2
Fe à 5,9 keV). Par exemple, un détecteur de dérive au silicium de 10 mm × 0,5 mm, de type à haute
résolution, refroidi par effet Peltier.
6.5 Logiciel.
6.5.1 Pour l'acquisition des données.
Un logiciel de spectroscopie disponible ou non dans le commerce peut être utilisé pour l'acquisition du
spectre de rayons X.
6
...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 24459
ISO/TC 85/SC 5
Determination of uranium content in
Secretariat: BSI
samples coming from the nuclear fuel
Voting begins on:
2021­07­06 cycle by L-absorption edge
spectrometry
Voting terminates on:
2021­08­31
Détermination de l'uranium dans les solutions du cycle du
combustible nucléaire par absorption de rayons X à la discontinuité L
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 24459:2021(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2021

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 24459:2021(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2021
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH­1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 24459:2021(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Reagents and materials . 2
6 Apparatus . 2
7 Method . 4
7.1 Pre­checks . 4
7.2 Reference spectrum . 4
7.3 Calibration . 4
7.4 Sample measurement . 5
7.5 Spectrum evaluation . 5
7.5.1 Region of interest . 5
7.5.2 Smoothing (optional) . 5
7.5.3 Background subtraction . 6
7.5.4 Calculation of the X-ray transmission . 6
7.6 Calculation of the concentration of uranium . 7
7.7 Quality control . 8
7.8 Uncertainty evaluation . 8
7.8.1 Standard uncertainty of the calibration factor . 8
7.8.2 Standard uncertainty of the uranium concentration . 9
Annex A (informative) Calculation method for correction factors of atomic mass and
temperature .10
Annex B (informative) Preparation of a solid quality control sample.11
Bibliography .13
© ISO 2021 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 24459:2021(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 non­governmental, 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 radio protection, Subcommittee SC 5, Analytical methodology in the nuclear fuel cycle.
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 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 24459:2021(E)
Determination of uranium content in samples coming from
the nuclear fuel cycle by L-absorption edge spectrometry
1 Scope
This document specifies a method for the determination of uranium concentrations in nitric acid or
TBP-DILUANT (for example TBP-kerosene) solutions coming from the nuclear fuel cycle.
The method is applicable
— for process control to solutions, free of suspension, which contain between 10 g/l to 300 g/l uranium,
and
— for high accuracy purposes (Safeguards) to nitric acid solutions, free of suspension, which contain
between 100 g/l and 220 g/l uranium.
Having
— the content of neptunium and plutonium impurities in the solution less than 1 % of the uranium
content.
— the content of neutron poisons (gadolinium, erbium) less than 1 % of the uranium content to ensure
the absence of significant interferences at the level of required precision, for high accuracy purposes.
The method is applicable to solid samples as well, provided that they can be fully dissolved in nitric
acid.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminological 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
A highly collimated X-ray beam passes through a uranium solution with well-defined path length.
The transmission spectrum is recorded with a solid-state detector. A sharp jump of the photon
transmission, which is related to the concentration of uranium, occurs at the L-edge energy of uranium
(E = 17,17 keV). Uranium concentration is determined from the size of the jump using calibration and
LIII
spectrum processing algorithms.
The proposed spectrum processing algorithms require the acquisition of reference spectrum to cancel
out the influence of the matrix.
For high accuracy measurement, the isotopic composition of uranium and the temperature shall be
known and corrections may apply.
© ISO 2021 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 24459:2021(E)

The uncertainty of the number of counts in the channels before and after the L-edge is one of the main
contributors to the measurement uncertainty.
The acquisition time needed to reach the necessary number of counts depends of the total count
rate. The total count rate is a function of the intensity of the X-ray generator, of the characteristic of
instrument, and of the concentration of uranium.
It is therefore specific to the laboratory, which shall evaluate beforehand the fit-for-purpose accuracy
that will decide the target total count in the spectrum, the count rate and the acquisition time.
For high accuracy measurements, a minimum total number of counts of 2 000 000 in the fitting window
is required to ensure satisfactory statistics around the L-edge. The count rates and measurement times
given as indication in the document reflect this requirement. The reference, calibration and sample
spectra shall be recorded with the same count rate and the same high voltage (HV) cut­off.
For process control purposes, the necessary total number of counts will depend of the needed accuracy.
The measurement should be performed at the same HV cut­off and current.
5 Reagents and materials
Only analytical grade reagents shall be used.
All aqueous solutions shall be prepared with distilled water or deionized water.
3
5.1 Nitric acid solutions, c(HNO )≈3 mol/l, prepared from w(HNO ) 65 %, ρ= 1,42 g/cm .
3 3
5.2 Uranium reference solutions.
These solutions are used for calibration and quality control purposes. They should ideally be prepared
from a solid or liquid material with known uranium concentration, and known uranium isotopic
composition for high accuracy purposes. The standard uncertainty of the uranium concentration
should be equal or better than 0,06 %. The use of certified reference material traceable to SI units is
recommended.
6 Apparatus
The L-absorption edge spectrometer consists of an X-ray tube, an X-ray detector, a multichannel
analyser, a temperature sensor and software for data acquisition and processing. A principle diagram
of the instrument components is shown in Figure 1.
2 © ISO 2021 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/FDIS 24459:2021(E)

Key
1 HV controller 6 detector
2 X-ray tube 7 MCA
3 collimator 8 sample cell
4 temperature sensor 9 computer
5 collimator
Figure 1 — Schematic of the instrument components
6.1 X-ray tube.
The maximum working voltage of X-ray tube is higher than 25 kV, voltage-controlled, current-controlled.
It shall be stable over time and shall reach an intensity (adjustable, usually lower than 100 μA) high
enough to ensure satisfactory total count rate for fast and accurate measurement (as described in
Clause 4).
6.2 Shielding and collimator.
The shielding body is made of brass or other shield materials. X-ray tube, X-ray detector and sample cell
are directly mounted in the shielding body. The thickness of the shielding is chosen to ensure no X-ray
leakage, and to satisfy the radioprotection requirements.
The collimator is made of tungsten, or other materials, whose fluorescence X-rays do not interfere with
the region of interest.
6.3 Sample cell.
The sample cell can be made of glass or polycarbonate (PC), which can withstand nitric acid and TBP-
DILUANT or in quartz that is resistant to nitric acid.
The optimum path length and the specifications of the cell depend on the characteristic of the apparatus
and the analytical needs.
Examples of cell specifications:
— for process control purposes, disposable 4mm long PC cell;
— for high accuracy purposes, fixed flow-through cell with a path len
...