ISO 9891:1994
(Main)Determination of carbon content in uranium dioxide powder and sintered pellets — High-frequency induction furnace combustion — Titrimetric/coulometric/infrared absorption methods
Determination of carbon content in uranium dioxide powder and sintered pellets — High-frequency induction furnace combustion — Titrimetric/coulometric/infrared absorption methods
The methods specified are based on heating a portion of the test sample at a temperature of at least 1100 °C to 1200 °C in an oxygen atmosphere, passing the evolved oxidation products over a purification trap filled with manganese dioxide catalyst and silver permanganate catalyst (that oxidises CO to CO2), trapping the CO2, restoring the initial pH continuously by addition of hydroxyl ions either by potentiostatic titrimetry or by coulometry, or alternatively determining the CO2 by IR absorption and integration of the signal obtained. Is applicable to the determination of 5 µg to 500 µg of carbon.
Détermination de la teneur en carbone dans la poudre et les pastilles frittées de dioxide d'uranium — Combustion dans un four éléctrique à induction — Méthode par titrimétrie/coulométrie/absorptiométrie infrarouge
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
STANDARD
First edition
1994-12-15
Determination of carbon content in
uranium dioxide powder and sintered
pellets - High-frequency induction
furnace combustion -
Titrimetric/coulometric/infrared absorption
methods
Dgtermination de la teneur en carbone dans la poudre et /es pastilles
fritthes de dioxyde d ‘uranium - Combustion dans un four 6lectrique 2
- Mkthodes par titrim&rie/coulom&rie/absorptiom6trie
induction
infrarouge
Reference number
IS0 9891:1994(E)
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IS0 9891:1994(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
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. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
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.
International Standard IS0 9891 was prepared by Technical Committee
ISOFC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5, Nuclear fuel
technology.
0 IS0 1994
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 the publisher.
International Organization for Standardization
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Printed in Switzerland
ii
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IS0 9891:1994(E)
INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO
Determination of carbon content in uranium dioxide
powder and sintered pellets - High-frequency
induction furnace combustion -
Titrimetric/coulometric/infrared absorption methods
3 Reaction
1 Scope
CO, + H,O + Ba(CIO,), ---) BaCO, + 2H+ + 2CIOi
This International Standard specifies titrimetricl
calometric/infrared absorption methods for determin-
ing the carbon content in uranium dioxide powder and
4 Reagents and materials
sintered pellets, the test sample being heated in an
induction furnace.
Duri lg the analyses, unless otherwise stated, use
only reagents of recognized analytical grade and only
It is applicable to the determination of 5 pg to 500 pg
disti led water or water of equivalent purity.
of carbon in uranium dioxide powder and pellets. In-
terference from sulfur and halogens is prevented by
4.1 of commercial grade, better than
Oxygen,
the use of appropriate traps.
99,9 % (V/v) purity.
4.2 Carbon dioxide, commercial grade, better than
99,9 % (V/v) purity.
2 Principle
4.3 Copper oxide, 1 mm to 2 mm granules.
A portion of the test sample is heated at a temper-
ature of at least 1 100 “C to 1 200 “C in a quartz-
4.4 Soda lime, of the self indicating type, 1 mm to
encapsulated tungsten crucible or in a platinum
2 mm granules.
crucible, in an oxygen atmosphere. The evolved
oxidation products are passed over a purification trap,
4.5 Molecular siewe 4A, I,6 mm (1 /I 6 in) pellets,
filled with manganese dioxide and silver permanga-
preheated at 300 “C.
nate catalyst. Manganese dioxide absorbs nitrogen
oxides. Silver permanganate catalyst will oxidise car-
bon monoxide to carbon dioxide and absorb sulfur 4.6 Silver permanganate catalyst (in Europe avail-
oxides and halogens. able as Korbl’s combustion catalyst), for element
analysis.
The carbon dioxide is trapped in an absorption solution
of barium perchlorate, adjusted to pH = 10,O. Ab-
4.7 Manganese dioxide, activated, combustion
sorption of carbon dioxide causes a decrease of the
analysis grade, 0,5 mm to I,5 mm granules.
pH. The initial pH is restored continuously by the ad-
dition of hydroxyl ions either by potentiostatic
4.8 Accelerators, tin metal, powder form, low in
titrimetry or by coulometry.
carbon, or tungsten granules.
Alternatively, the carbon dioxide may be determined
4.9 Moist hydrogen reduced iron, chips, contain-
by absorption of infrared radiation and integration of
ing less than 5 ppm of carbon.
the signal obtained.
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0 IS0
IS0 9891:1994(E)
estal and positioned within the induction coil to
4.10 SRM steels ‘1, of certified reference material
ensure effective coupling.
grade, chips, certified for carbon, containing 15 ppm
to 500 ppm carbon.
This furnace gives a temperature of 1 100 “C; an al-
ternative giving a higher temperature may be used.
4.11 Barium perchlorate [Ba(CIO,),].
4.12 2-Propanol (CH,CHOHCH,).
5.2 Oxygen purification and flow control system
(see figure 2)
4.13 Absorption solution
5.2.1 Oxygen purification system (see figure 3),
Dissolve 200 g of barium perchlorate (4.11) in water.
consisting of a stainless steel tube, of inner diameter
Add I,0 ml of 2-propanol (4.12), dilute to I,0 I and
30 mm and length 200 mm, filled with copper oxide
mix.
(4.3) and heated at 650 “C. The stainless steel tube is
connected to a glass tube, of inner diameter 30 mm
solution [c(NaOH)
4.14 Sodium hydroxide,
and length 300 mm, filled with approximately
= 0,lO mol/l], free from carbon dioxide, standardized
100 mm of soda lime (4.4) and approximately
against potassium hydrogen phthalate.
200 mm of molecular sieve (4.5). The layers are sep-
arated by layers of quartz wool.
4.15 Sodium hydroxide, solution [c(NaOH)
= 0,02 mol/l], free from carbon dioxide. Prepare fresh
daily by accurate dilution of the sodium hydroxide 5.2.2 Pressure regulators 0 kPa to 200 kPa,
solution 4.14. manometers 0 kPa to 200 kPa, flow regulators and
flow meters 0 ml/min to 100 ml/min
Use this sodium hydroxide solution (4.15) for the
NOTE 1
titration of less than 50 pg of carbon, otherwise use the All connections of the gas delivery system should be
0,lO mol/l solution (4.14).
made using stainless steel tubing of inner diameter
3 mm. The connections between the furnace and the
measuring system should preferably be made of
5 Apparatus
stainless steel of inner diameter approximately
Typical dimensions are given for the apparatus; an al- 1 mm, except for a short piece of PTFE tubing of
ternative system giving similar performances may inner diameter approximately 0,4 mm which is used
however be used. as the gas inlet to the absorption vessel.
5.1 High-frequency induction furnace, I,5 kVA to
5.2.3 Two-litre buffer vessel, to supply additional
2,5 kVA, 1 MHz to 20 MHz, with silica combustion
oxygen during the combustion of steels.
tube of inner diameter 30 mm (see figure 1). The in-
duction coil surrounding the combustion tube should
5.2.4 Six-way valve, to supply an oxygen backflush
be 40 mm to 60 mm high and have 4 to 5 turns.
to the combustion tube when it is open. This flush
prevents absorption of carbon dioxide from the air in
The crucible containing the test portion and, if neces-
sary, an accelerator is supported on an alumina ped- the combustion tube.
I) Standard Reference Steels are available from:
NBS (National Bureau of Standards), Washington, D.C., USA;
BCR (Bureau communautaire de rbference), Brussels, Belgium;
BAS (Bureau of Analysed Samples), Middlesbrough, United Kingdom;
BAM (Bundesanstalt ftir Materialprtifung), Berlin, Germany;
IRSID (Institut de recherches de la sidkrurgie frarqaise), Saint-Germain-en-laye, France.
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IS0 9891:1994(E)
/-------Tungsten
0
HF induct
0
0
0
o/-
0
0
0
.-----
\ Quartz
r---
\
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
1
/
I
I
I
I
I
I
,---
1 -
J
Combustion tube
Figure 1 -
---------------------- Page: 5 ----------------------
IS0 9891:1994(E) 0 IS0
To measuring
system
Molecular Soda
sieve
Lime cue 550 “c
r
Buffer 02
21
ess
I
I
i
I
I
I
I
I
I
I
1
I Silver permanganat
- I
I
catalyst 550 “C
I
I
Injection valve
HF induction :
I
:
sop1 to 500 pl 0 f co2 ‘I ’ 1
u
furnace :
:p I
c
--iI
A
’ ’ Microswitch Microswitch
FR = Flow regulator
PR = Pressure regulator
FM = Flow meter
Figure 2 - Oxygen purification and flow control system
---------------------- Page: 6 ----------------------
0 IS0 IS0 9891:1994(E)
Retain this portion for use as the test sample.
5.3 Combustion gas purification tower (see
figure4), comprising a quartz tube 200 mm long, of
NOTE 2 Uranium dioxide powder absorbs carbon dioxide;
inner diameter 8 mm, filled with 40 mm of
this inteferes with the determination. It is removed prior to
manganese dioxide (4.7) and 100 mm of silver per-
analyses (see note 6 in 7.4.3).
manganate catalyst (4.6), the layers separated by
layers of quartz wool.
The section containing the silver permanganate cata-
7 Procedure
lyst should be heated at 550 “C.
5.4 Gas dosing valves, calibrated volumes of 50 ~1
7.1 Setting-up of the apparatus
and 500 ~1 for the admission of carbon dioxide.
5.5 Detection system 7.1 .I Adjust the pressure within the oxygen supply
system to about 125 kPa and the oxygen outlet flow
to 100 ml/min. After equilibration check both flow
5.5.1 For titrimetry: titration vessel (see figure 5)
meters; the inlet flow and the, adjusted, outlet flow
controlled at
or equivalent, temperature
must be equal. If not, trace and repair leaks.
25,0 “C + 0,2 “C, filled
...
Iso
NORME
9891
INTERNATIONALE
Première édition
1994-I 2-15
Détermination de la teneur en carbone
dans la poudre et les pastilles frittées de
- Combustion dans un
dioxyde d’uranium
four électrique à induction -
Méthodes par titrimétrie/coulométrie/
absorptiométrie infrarouge
Determinatjon of carbon content in uranium dioxide powder and sjntered
pellets - High frequency induction furnace combustion -
Titrimetric/cou/ometric/infrared absorption methods
Numéro de référence
ISO 9891: 1994(F)
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ISO 9891:1994(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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 co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 9891 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 85, Énergie nuckaire, sous-comité SC 5, Technologie du com-
bustible nucléaire.
0 ISO 1994
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation nternationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Su isse
Imprimé en Suisse
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ISO 9891:1994(F)
NORME INTERNATIONALE 0 Ko
Détermination de la teneur en carbone dans la poudre
et les pastilles frittées de dioxyde d’uranium -
Combustion dans un four électrique à induction -
Méthodes par titrimétrie/coulométrie/absorptiométrie
infrarouge
soit par titrimétrie potentiostatique, soit par
1 Domaine d‘application
coulométrie. Le dioxyde de carbone peut également
être déterminé par absorption du rayonnement infra-
La présente Norme internationale prescrit des mé-
rouge et intégration du signal obtenu.
thodes par titrimétrie, par coulométrie ou par
absorptiométrie infrarouge, pour la détermination de
la teneur en carbone dans la poudre et les pastilles
3 Réaction
frittées de dioxyde d’uranium, l’échantillon pour essai
étant chauffé dans un four à induction.
CO, + H,O + Ba(CIO,), -+ BaCO, + 2H+ + 2ClO4
Elle est applicable à la détermination de 5 r-19 à
500 pg de carbone dans la poudre et les pastilles de
4 Réactifs et matériaux
dioxyde d’uranium. Toute interférence du soufre et
des halogènes est évitée par l’utilisation de pièges
Sauf indication contraire, lors des analyses, n’utiliser
appropriés.
que des réactifs de qualité analytique reconnue et de
l’eau distillée ou de l’eau de pureté équivalente.
4.1 Oxygène, de qualité commerciale et de pureté
2 Principe
supérieure à 99,9 % (VYV).
Une prise de l’échantillon pour essai est chauffée à
une température d’au moins 1 100 “C à 1 200 “C
4.2 Dioxyde de carbone, de qualité commerciale
dans un creuset de tungstène recouvert de quartz ou
et de pureté supérieure à 99,9 % .
v/v)
dans un creuset de platine, dans une atmosphère
d’oxygène. Les produits d’oxydation dégagés passent
4.3 Oxyde de cuivre, granules de dimensions de
au-dessus d’un piège de purification rempli de
1 mmà2mm.
dioxyde de manganèse et de catalyseur de perman-
ganate d’argent. Le dioxyde de manganèse absorbe
les oxydes azotés tandis que le catalyseur de per- 4.4 Chaux sodée, avec indicateur Incorpore, granu-
manganate d’argent oxydera le monoxyde de carbone les de dimensions de 1 mm à 2 mm.
en dioxyde de carbone et absorbera les oxydes de
soufre et les halogènes.
4.5 Tamisat moléculaire 4A, pastilles de dimen-
sions 1,6 mm (1 /16 in), préchauffées à 300 “C.
Le dioxyde de carbone est piégé dans une solution
d’absorption de perchlorate de baryum, étalonnée à
4.6 Catalyseur de permanganate d’argent, (dispo-
un pH de 10,O. L’absorption de dioxyde de carbone
nible en Europe comme catalyseur de combustion dit
provoque une diminution du pH. Le pH initial est ré-
ajusté en permanence par addition d’ions hydroxyle, de Korbl), pour analyse des éléments.
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0 ISO
SO 9891:1994(F)
5.1 Four à induction haute fréquence, 1,5 kVA à
4.7 Dioxyde de manganèse, activé, de qualité ana-
2,5 kVA, 1 MHz à 20 MHz, avec tube de combustion
lytique pour la combustion, granules de dimensions
en silice de diamètre interne 30 mm (voir figure 1). II
de 0,5 mm à 1,5 mm.
convient que la bobine d’induction entourant le tube
de combustion ait 40 mm à 60 mm de hauteur et 4
4.8 Accélérateurs, étain, sous forme de poudre, à
à 5 spires.
faible teneur en carbone ou granules de tungstène.
Le creuset contenant la prise d’essai et, si nécessaire,
4.9 Fer réduit à l’hydrogène humide, copeaux
un accélérateur, est placé sur un support en alumine
contenant moins de 5 ppm de carbone.
et positionné à l’intérieur de la bobine d’induction de
façon à assurer un couplage efficace.
4.10 Aciers SRM’), de qualité de matériau de réfé-
Ce four donne une température de 1 100 “C, mais un
rence certifié, copeaux, certifiés pour le carbone,
autre dispositif donnant une température supérieure
contenant de 15 ppm à 500 ppm de carbone.
peut être utilisé.
4.11 Perchlorate de baryum [Ba(CIO,),].
5.2 Système de purification de l’oxygène et sys-
tème de contrôle du flux (voir figure 2)
4.12 Propanol-2 (CH,CHOHCH,).
5.2.1 Système de purification de l’oxygène (voir
4.13 Solution d’absorption
figure3), constitué d’un tube en acier inoxydable, de
30 mm de diamètre interne et de 200 mm de lon-
Dissoudre 200 g de perchlorate de baryum (4.11)
gueur, rempli d’oxyde de cuivre (4.3) et chauffé à
dans de l’eau. Ajouter 1,O ml de propanol-2 (4.12), di-
650 “C. Le tube en acier inoxydable est connecté à
luer à 1,O I et mélanger.
un tube de verre de 30 mm de diamètre interne et de
300 mm de longueur, rempli d’environ 100 mm de
4.14 Hydroxyde de sodium, solution
chaux sodée (4.4) et d’environ 200 mm de tamisat
[c(NaOH) = 0,lO mol/l], exempte de dioxyde de car-
moléculaire (4.5). Les couches sont séparées par des
bone, étalonnée par rapport au phtalate d’hydrogène
couches de laine de quartz.
potassique.
5.2.2 Régulateurs de pression 0 kPa à 200 kPa,
sodium, solution
4.15 Hydroxyde de
manomètres 0 kPa à 200 kPa, régulateurs de débit
[c(NaOH) = 0,02 mol/l], exempte de dioxyde de car-
et débitmètres 0 ml/min à 100 ml/min
bone. Préparer une solution fraîche le jour même avec
II convient de réaliser toutes les connexions du sys-
une dilution précise de la solution d’hydroxyde de so-
tème de distribution du gaz à partir de tubes en acier
dium (4.14).
inoxydable de 3 mm de diamètre interne. II serait
NOTE 1 Utiliser la solution d’hydroxyde de sodium (4.15)
préférable de réaliser les connexions entre le four et
pour le titrage de moins de 50 pg de carbone, sinon utiliser
le système de mesurage en acier inoxydable d’envi-
la solution d’hydroxyde de sodium (4.14).
ron 1 mm de diamètre interne, sauf pour une courte
portion de tubulure en PTFE d’environ 0,4 mm de
diamètre qui est utilisée comme arrivée de gaz pour
5 Appareillage
le récipient d’absorption.
La description donne des dimensions types pour ces
appareils, mais un dispositif de performances équiva- 5.2.3 Récipient-tampon de 2 1, pour fournir I’oxy-
lentes peut être utilisé. gène additionnel pendant la combustion des aciers.
1) Les aciers de référence normalisés sont disponibles auprès des organismes suivants:
National Bureau of Standards, Washington D.C., États-Unis;
NBS
BCR Bureau communautaire de référence, Bruxelles, Belgique;
BAS Bureau of Analysed Samples, Middlesbrough, Royaume-Uni;
BAM Bundesanstalt für Materialprüfung. Berlin, Allemagne;
IRSID Institut de recherches de la sidérurgie française, Saint-Germain-en-Laye, France.
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ISO 9891:1994(F)
NS 1212
Quartz
Tungstène
0 0
Bobine h induction HF
0
Of
0 v
0 0
L - -
\ Quartz
/- Al203
/
A - I t -
Figure 1 - Tube à combustion
3
---------------------- Page: 5 ----------------------
0 ISO
ISO 9891:1994(F)
02
Vers le système
de mesurage
f
w
Tamisat Chaux
moléculaire sod@e CU0 550 “c
FM
Tampon 02
:
I
21
Air
PR
PR
_
Pneumat.
I I ”
-l
Soupape
Tube en acier
-t. .-Y- -
Tube en acier
inoxydable @ 3 mm
Catalyseur de
permanganate
SO Iupape d’injection
d’argent 550 “C
50 ylh500pldeC02i ’ I
Microcommutateur
= Régulateur de débit
FR
PR = Régulateur de pression
FM = Débitmètre
Figure 2 - Système de purification d’oxygène et de contrôle du flux
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ISO 9891:1994(F)
0 ISO
5.2.4 Soupape à six voies, permettant d’assurer un
6 Échantillon pour essai
rinçage à l’oxygène du tube à combustion lorsque
celui-ci est ouvert. Ce rinçage empêche toute ab-
sorption de dioxyde de carbone de l’air dans le tube
6.1 Poudre de dioxyde d’uranium: aucune prépa-
à combustion.
ration n’est nécessaire.
5.3 Tour de purification des gaz de combustion
6.2 Pastilles de dioxyde d’uranium: broyer ou
(voir figure4), constituée d’un tube de quartz de
concasser l’échantillon de laboratoire en évitant de
200 mm de longueur, de 8 mm de diamètre interne,
rempli de 40 mm de dioxyde de manganèse (4.7) et produire une quantité excessive de particules fines,
de 100 mm de catalyseur de permanganate d’argent et le faire passer au travers d’un tamis de 1 mm jus-
(4.6) les couches étant séparées par des couches de qu’à l’obtention d’une prise d’environ 5 g.
laine de quartz. II convient de chauffer la section
Conserver cette prise qui servira d’échantillon pour
contenant le catalyseur de permanganate d’argent à
essai.
550 “C.
NOTE 2 La poudre de dioxyde d’uranium absorbe le
dioxyde de carbone, ce qui interfère avec la mesure. Ce
5.4 Soupapes de dosage du gaz, volumes
dernier est extrait avant analyse (voir note 6 en 7.4.3).
étalonnés de 50 PI et 500 ~1 pour l’admission du
dioxyde de carbone.
7 Mode opératoire
5.5 Système de détection
5.5.1 Pour la titrimétrie: récipient de titrage (voir
7.1 Mise en œuvre de l’appareillage
figure 5) ou équ
...
Iso
NORME
9891
INTERNATIONALE
Première édition
1994-I 2-15
Détermination de la teneur en carbone
dans la poudre et les pastilles frittées de
- Combustion dans un
dioxyde d’uranium
four électrique à induction -
Méthodes par titrimétrie/coulométrie/
absorptiométrie infrarouge
Determinatjon of carbon content in uranium dioxide powder and sjntered
pellets - High frequency induction furnace combustion -
Titrimetric/cou/ometric/infrared absorption methods
Numéro de référence
ISO 9891: 1994(F)
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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 co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 9891 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 85, Énergie nuckaire, sous-comité SC 5, Technologie du com-
bustible nucléaire.
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Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
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NORME INTERNATIONALE 0 Ko
Détermination de la teneur en carbone dans la poudre
et les pastilles frittées de dioxyde d’uranium -
Combustion dans un four électrique à induction -
Méthodes par titrimétrie/coulométrie/absorptiométrie
infrarouge
soit par titrimétrie potentiostatique, soit par
1 Domaine d‘application
coulométrie. Le dioxyde de carbone peut également
être déterminé par absorption du rayonnement infra-
La présente Norme internationale prescrit des mé-
rouge et intégration du signal obtenu.
thodes par titrimétrie, par coulométrie ou par
absorptiométrie infrarouge, pour la détermination de
la teneur en carbone dans la poudre et les pastilles
3 Réaction
frittées de dioxyde d’uranium, l’échantillon pour essai
étant chauffé dans un four à induction.
CO, + H,O + Ba(CIO,), -+ BaCO, + 2H+ + 2ClO4
Elle est applicable à la détermination de 5 r-19 à
500 pg de carbone dans la poudre et les pastilles de
4 Réactifs et matériaux
dioxyde d’uranium. Toute interférence du soufre et
des halogènes est évitée par l’utilisation de pièges
Sauf indication contraire, lors des analyses, n’utiliser
appropriés.
que des réactifs de qualité analytique reconnue et de
l’eau distillée ou de l’eau de pureté équivalente.
4.1 Oxygène, de qualité commerciale et de pureté
2 Principe
supérieure à 99,9 % (VYV).
Une prise de l’échantillon pour essai est chauffée à
une température d’au moins 1 100 “C à 1 200 “C
4.2 Dioxyde de carbone, de qualité commerciale
dans un creuset de tungstène recouvert de quartz ou
et de pureté supérieure à 99,9 % .
v/v)
dans un creuset de platine, dans une atmosphère
d’oxygène. Les produits d’oxydation dégagés passent
4.3 Oxyde de cuivre, granules de dimensions de
au-dessus d’un piège de purification rempli de
1 mmà2mm.
dioxyde de manganèse et de catalyseur de perman-
ganate d’argent. Le dioxyde de manganèse absorbe
les oxydes azotés tandis que le catalyseur de per- 4.4 Chaux sodée, avec indicateur Incorpore, granu-
manganate d’argent oxydera le monoxyde de carbone les de dimensions de 1 mm à 2 mm.
en dioxyde de carbone et absorbera les oxydes de
soufre et les halogènes.
4.5 Tamisat moléculaire 4A, pastilles de dimen-
sions 1,6 mm (1 /16 in), préchauffées à 300 “C.
Le dioxyde de carbone est piégé dans une solution
d’absorption de perchlorate de baryum, étalonnée à
4.6 Catalyseur de permanganate d’argent, (dispo-
un pH de 10,O. L’absorption de dioxyde de carbone
nible en Europe comme catalyseur de combustion dit
provoque une diminution du pH. Le pH initial est ré-
ajusté en permanence par addition d’ions hydroxyle, de Korbl), pour analyse des éléments.
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0 ISO
SO 9891:1994(F)
5.1 Four à induction haute fréquence, 1,5 kVA à
4.7 Dioxyde de manganèse, activé, de qualité ana-
2,5 kVA, 1 MHz à 20 MHz, avec tube de combustion
lytique pour la combustion, granules de dimensions
en silice de diamètre interne 30 mm (voir figure 1). II
de 0,5 mm à 1,5 mm.
convient que la bobine d’induction entourant le tube
de combustion ait 40 mm à 60 mm de hauteur et 4
4.8 Accélérateurs, étain, sous forme de poudre, à
à 5 spires.
faible teneur en carbone ou granules de tungstène.
Le creuset contenant la prise d’essai et, si nécessaire,
4.9 Fer réduit à l’hydrogène humide, copeaux
un accélérateur, est placé sur un support en alumine
contenant moins de 5 ppm de carbone.
et positionné à l’intérieur de la bobine d’induction de
façon à assurer un couplage efficace.
4.10 Aciers SRM’), de qualité de matériau de réfé-
Ce four donne une température de 1 100 “C, mais un
rence certifié, copeaux, certifiés pour le carbone,
autre dispositif donnant une température supérieure
contenant de 15 ppm à 500 ppm de carbone.
peut être utilisé.
4.11 Perchlorate de baryum [Ba(CIO,),].
5.2 Système de purification de l’oxygène et sys-
tème de contrôle du flux (voir figure 2)
4.12 Propanol-2 (CH,CHOHCH,).
5.2.1 Système de purification de l’oxygène (voir
4.13 Solution d’absorption
figure3), constitué d’un tube en acier inoxydable, de
30 mm de diamètre interne et de 200 mm de lon-
Dissoudre 200 g de perchlorate de baryum (4.11)
gueur, rempli d’oxyde de cuivre (4.3) et chauffé à
dans de l’eau. Ajouter 1,O ml de propanol-2 (4.12), di-
650 “C. Le tube en acier inoxydable est connecté à
luer à 1,O I et mélanger.
un tube de verre de 30 mm de diamètre interne et de
300 mm de longueur, rempli d’environ 100 mm de
4.14 Hydroxyde de sodium, solution
chaux sodée (4.4) et d’environ 200 mm de tamisat
[c(NaOH) = 0,lO mol/l], exempte de dioxyde de car-
moléculaire (4.5). Les couches sont séparées par des
bone, étalonnée par rapport au phtalate d’hydrogène
couches de laine de quartz.
potassique.
5.2.2 Régulateurs de pression 0 kPa à 200 kPa,
sodium, solution
4.15 Hydroxyde de
manomètres 0 kPa à 200 kPa, régulateurs de débit
[c(NaOH) = 0,02 mol/l], exempte de dioxyde de car-
et débitmètres 0 ml/min à 100 ml/min
bone. Préparer une solution fraîche le jour même avec
II convient de réaliser toutes les connexions du sys-
une dilution précise de la solution d’hydroxyde de so-
tème de distribution du gaz à partir de tubes en acier
dium (4.14).
inoxydable de 3 mm de diamètre interne. II serait
NOTE 1 Utiliser la solution d’hydroxyde de sodium (4.15)
préférable de réaliser les connexions entre le four et
pour le titrage de moins de 50 pg de carbone, sinon utiliser
le système de mesurage en acier inoxydable d’envi-
la solution d’hydroxyde de sodium (4.14).
ron 1 mm de diamètre interne, sauf pour une courte
portion de tubulure en PTFE d’environ 0,4 mm de
diamètre qui est utilisée comme arrivée de gaz pour
5 Appareillage
le récipient d’absorption.
La description donne des dimensions types pour ces
appareils, mais un dispositif de performances équiva- 5.2.3 Récipient-tampon de 2 1, pour fournir I’oxy-
lentes peut être utilisé. gène additionnel pendant la combustion des aciers.
1) Les aciers de référence normalisés sont disponibles auprès des organismes suivants:
National Bureau of Standards, Washington D.C., États-Unis;
NBS
BCR Bureau communautaire de référence, Bruxelles, Belgique;
BAS Bureau of Analysed Samples, Middlesbrough, Royaume-Uni;
BAM Bundesanstalt für Materialprüfung. Berlin, Allemagne;
IRSID Institut de recherches de la sidérurgie française, Saint-Germain-en-Laye, France.
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ISO 9891:1994(F)
NS 1212
Quartz
Tungstène
0 0
Bobine h induction HF
0
Of
0 v
0 0
L - -
\ Quartz
/- Al203
/
A - I t -
Figure 1 - Tube à combustion
3
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0 ISO
ISO 9891:1994(F)
02
Vers le système
de mesurage
f
w
Tamisat Chaux
moléculaire sod@e CU0 550 “c
FM
Tampon 02
:
I
21
Air
PR
PR
_
Pneumat.
I I ”
-l
Soupape
Tube en acier
-t. .-Y- -
Tube en acier
inoxydable @ 3 mm
Catalyseur de
permanganate
SO Iupape d’injection
d’argent 550 “C
50 ylh500pldeC02i ’ I
Microcommutateur
= Régulateur de débit
FR
PR = Régulateur de pression
FM = Débitmètre
Figure 2 - Système de purification d’oxygène et de contrôle du flux
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ISO 9891:1994(F)
0 ISO
5.2.4 Soupape à six voies, permettant d’assurer un
6 Échantillon pour essai
rinçage à l’oxygène du tube à combustion lorsque
celui-ci est ouvert. Ce rinçage empêche toute ab-
sorption de dioxyde de carbone de l’air dans le tube
6.1 Poudre de dioxyde d’uranium: aucune prépa-
à combustion.
ration n’est nécessaire.
5.3 Tour de purification des gaz de combustion
6.2 Pastilles de dioxyde d’uranium: broyer ou
(voir figure4), constituée d’un tube de quartz de
concasser l’échantillon de laboratoire en évitant de
200 mm de longueur, de 8 mm de diamètre interne,
rempli de 40 mm de dioxyde de manganèse (4.7) et produire une quantité excessive de particules fines,
de 100 mm de catalyseur de permanganate d’argent et le faire passer au travers d’un tamis de 1 mm jus-
(4.6) les couches étant séparées par des couches de qu’à l’obtention d’une prise d’environ 5 g.
laine de quartz. II convient de chauffer la section
Conserver cette prise qui servira d’échantillon pour
contenant le catalyseur de permanganate d’argent à
essai.
550 “C.
NOTE 2 La poudre de dioxyde d’uranium absorbe le
dioxyde de carbone, ce qui interfère avec la mesure. Ce
5.4 Soupapes de dosage du gaz, volumes
dernier est extrait avant analyse (voir note 6 en 7.4.3).
étalonnés de 50 PI et 500 ~1 pour l’admission du
dioxyde de carbone.
7 Mode opératoire
5.5 Système de détection
5.5.1 Pour la titrimétrie: récipient de titrage (voir
7.1 Mise en œuvre de l’appareillage
figure 5) ou équ
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.