GB/T 13698-2015 二氧化铀芯块中总氢的测定

　　ICS 27. 120.30 F 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 13698—2015代替 GB/T 13698—1992

　　二氧化铀芯块中总氢的测定

　　Determination oftotalhydrogen in uranium dioxidepellets

　　2015-07-03发布 2016-02-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 13698—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准代替 GB/T 13698—1992《二氧化铀芯块中总氢的测定》,与 GB/T 13698—1992相比主要技术变化如下 :

　　— 将 “氢积分时间 120 s”改为 “积分时间通过试验确定 ”;

　　— 增加了试样加热温度上限的建议性规定 ;

　　— 规范了精密度的表述方法 ;

　　— 增加了电极炉温度的检查(见规范性附录 A) ;

　　— 增加了积分时间的确定方法(见资料性附录 B) 。

　　本标准由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归 口 。

　　本标准起草单位 : 中核建中核燃料元件有限公司 。

　　本标准主要起草人 :吴顺停 、徐建平 、陈长友 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为 :

　　—GB/T 13698—1992。

　　二氧化铀芯块中总氢的测定

　　1 范围

　　本标准规定了二氧化铀芯块中总氢测定的方法提要 、试剂和材料 、仪器设备 、试样 、分析步骤 、结果计算及精密度 。

　　本标准适用于二氧化铀芯块中总氢的测定 ,测量氢的质量分数范围为 0. 15 μg/g~ 20. 00 μg/g。

　　加热二氧化铀芯块温度超过 2 360 ℃时 ,一氧化碳氧化剂的消耗量显著增加 。在确保氢释放完全的情况下控制加热温度不超过 2 360 ℃能有效减少一氧化碳氧化剂的消耗 。

　　2 方法提要

　　二氧化铀芯块试料置于石墨坩埚中 ,在惰性气氛下加热到 2 100 ℃以上 ,释放出氢气 。去除干扰组分后 ,氢由色谱柱分离后再由热导检测器测定 。

　　3 试剂和材料

　　3. 1 氩气,ϕ(Ar) ≥99. 99% 。

　　3.2 氢气,ϕ(H2 ) ≥99. 99%或具有标定氢含量的气体 。

　　3.3 舒茨试剂(一氧化碳氧化剂) ,粒度 1 mm~ 2 mm。

　　3.4 烧碱石棉 ,干燥的颗粒 ,粒度 0. 5 mm~0. 8 mm。

　　3.5 无水高氯酸镁 ,水的质量分数不大于 8% ,粒度 1. 0 mm~ 1. 6 mm。

　　3.6 氢标准物质 ,钢中氢标准物质 ,或其他等效标准物质 。

　　3.7 锡片 ,化学纯 。

　　3. 8 石墨坩埚 ,与氢测定仪电极炉匹配 。

　　3.9 色谱柱 , 内填 5 A分子筛 ,对氢的分离度(R)大于 1。

　　4 仪器设备

　　4. 1 自动氢测定仪 ,包括一个温度能够达到 2 400 ℃以上的电极炉(电极炉温度的检查见附录 A) 、一个分离释放气体的化学和色谱系统 、一个测氢的热导检测器和若干辅助净化系统 。

　　4.2 天平 ,分度值 1 mg。

　　5 试样

　　试样应是完整的整块芯块 ,表面状态符合产品技术要求 ,保存在玻璃瓶内 。

　　GB/T 13698—2015

　　6 分析步骤

　　6. 1 仪器校准

　　对氢测定仪的校准方式可以选择下列两种方式之一 :

　　— 使用具有标定氢含量的气体标准物质校准 :根据试样中氢的质量分数范围 ,选用适合的校准气体(3. 2)进入仪器然后分析 ,平行测定三次 ,计算出校准系数 k。

　　— 使用固体标准物质校准 :根据试样中氢的质量分数范围 ,选用氢的质量分数接近该值的氢标准物质(3. 6) ,精确至 1 mg,和 0. 5 g~ 1 g锡片(3. 7)一起加入氢测定仪进行测量 ,平行测定三次 ,计算出校准系数 k。

　　6.2 校准检查

　　称量一粒氢标准物质(3. 6) ,精确至 1 mg,和 0. 5 g~ 1 g锡片(3. 7)一起加入氢测定仪进行测量 ,测量结果(扣除助熔剂空白后)应在标准物质不确定度范围内 ,否则应重新校准 。

　　6.3 空白试验

　　6.3. 1 在清洁的电极炉电极上放置一个石墨坩埚(3. 8) , 闭合电极炉 。

　　6.3.2 氩气(3. 1) 自动吹扫系统 。

　　6.3.3 在高于试样加热温度的条件下电极炉加热脱气 。

　　6.3.4 电极炉自动降温 。

　　6.3.5 选择 2 100 ℃以上的温度作为试样加热温度 ,加热石墨坩埚 ,氢释放积分时间通过试验确定 ,确定方法参见附录 B。

　　6.3.6 记录测定的结果 。

　　6.3.7 打开炉子 ,将电极上的石墨坩埚取下 ,并清洁上 、下电极 。

　　6.3. 8 重复 6. 3. 1~ 6. 3. 7 步骤三次 ,取其平均值作为分析中扣除的空白值 m0 。

　　6.4 试料分析

　　6.4. 1 称取二氧化铀芯块试样作为试料 ,质量记作 m,精确至 1 mg。

　　6.4.2 将试料放入氢测定仪投样器 。

　　6.4.3 按 6. 3. 1~ 6. 3. 4 步骤进行脱气 。

　　6.4.4 将投样器的试料转入石墨坩埚里 ,然后按 6. 3. 5~ 6. 3. 6 步骤进行 ,得出氢总量 m1 。

　　7 结果计算

　　二氧化铀芯块中氢的质量分数按照式(1)计算 :

　　w = k ……………………( 1 )

　　式中 :

　　w (H) — 试料中氢质量分数 ,单位为微克每克(μg/g) ;

　　k — 校准系数 ;

　　m1 — 试料分析氢总量 ,单位为微克(μg) ;

　　m0 — 坩埚平均空白值 ,单位为微克(μg) ;

　　m — 试料质量 ,单位为克(g) 。

　　8 精密度

　　由两个不同实验室使用本方法测定同一舟的 UO2 芯块样品,每个实验室测定 6 个数据 ,UO2 芯块

　　样品含氢量在 0. 18μg/g~0. 30 μg/g范围内 ,测量方法重复性标准偏差 Sr= 0. 03 μg/g,再现性标准偏

　　差 SR=0. 04μg/g。

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　电极炉温度的检查

　　A. 1 检查周期

　　电极炉温度的检查应 每 季 度 进 行 一 次 , 以 确 保 电 极 炉 加 热 温 度 在 已 确 认 的 加 热 功 率 对 应 温 度 范围内 。

　　A.2 检查

　　对氢测定仪电极炉温度的检查可以选择下列两种方式之一 。

　　— 氢测定仪设置为正常分析参数后 ,将装有一块 Al2 O3 (熔点约为 2 050 ℃) 的石墨坩埚放入氢测定仪进行加热,应该能够熔化 Al2 O3 (依靠形态判断) 。

　　— 操作氢测定仪 ,在其加热过程中 ,让进样装置处于进样状态 ,使用光学高温计从进样观察孔测量电极炉加热温度 ,加热温度应在控制温度范围内 。

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　积分时间的确定方法

　　B. 1 测量试样

　　使用氢测定仪分析一个含有氢和氮的样品,得到样品中氢和氮释放曲线 ,示意图见图 B. 1。

　　B.2 确定积分时间

　　图 B. 1 中 t1 为氢出峰开始至出峰结束的时间 ,t2 为氢出峰开始至下一个组分(氮) 出 峰 开 始 的 时间 。合适的氢信号积分时间 t应该满足 :t1

　　图 B. 1 样品中氢释放曲线示意图