ICS27.120.30 F46 中华人民共和国国家标准 GB/T13698—2015 代替GB/T13698—1992 二氧化铀芯块中总氢的测定 Determinationoftotalhydrogeninuraniumdioxidepellets 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前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T13698—1992《二氧化铀芯块中总氢的测定》,与GB/T13698—1992相比主要技 术变化如下: ———将“氢积分时间120s”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/T13698—1992。 ⅠGB/T13698—2015 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0.15μg/g~20.00μg/g。 加热二氧化铀芯块温度超过2360℃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2360℃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2100℃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1mm~2mm。 3.4 烧碱石棉,干燥的颗粒,粒度0.5mm~0.8mm。 3.5 无水高氯酸镁,水的质量分数不大于8%,粒度1.0mm~1.6mm。 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5A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2400℃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1mg。 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。 1GB/T13698—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1mg,和0.5g~1g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1mg,和0.5g~1g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2100℃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1mg。 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(H)=k×m1-m0 m……………………(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); 2GB/T13698—2015 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~0.30μg/g范围内,测量方法重复性标准偏差Sr=0.03μg/g,再现性标准偏 差SR=0.04μg/g。 3GB/T13698—2015 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Al2O3(熔点约为2050℃)的石墨坩埚放入氢 测定仪进行加热,应该能够熔化Al2O3(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。 4GB/T13698—2015 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<t<t2。 图B.1 样品中氢释放曲线示意图 5GB/T13698—2015