EJ ICS 27.120.30 F 46 备案号：23543-2008 中华人民共和国核行业标准 EJ/T1212.2——2008 烧结氧化一二氧化铀芯块分析方法 第2部分：热电离质谱法测定铀同位素丰度 Test methods for analysis of sintered gadolinium oxide-uranium dioxide pellets- Part 2: Determination of isotopic uranium composition by thermal ionization mass spectrometry 2008—03—17发布 2008—10—01实施 国防科学技术工业委员会发布 EJ/T1212.2—2008 前 言 EJ/T1212《烧结氧化钒一二氧化铀芯块分析方法》分为以下11个部分： 第1部分：烧结氧化钒-二氧化铀芯块氧金属比的测定一平衡气氛法； 第2部分：热电离质谱法测定铀同位素丰度： -第3部分：波长色散X射线荧光光谱法测定氧化含量； 第4部分：微量杂质元素的测定一ICP-AES多元图谱拟合法； 第5部分：硫酸亚铁铵还原重铬酸钾电位滴定法测定铀含量； 第6部分：高温水解离子选择性电极法测定氯； -第7部分：惰性气体熔融法测定氢； -第8部分：蒸馏奈斯勒试剂光度法测定氮； -第9部分：高温水解离子选择性电极法测定氟； -第10部分：高频感应燃烧红外检测法测定碳； 第11部分：热真空提取法测定总气体量。 本部分为EJ/T1212的第2部分。 本部分由中国核工业集团公司提出。 本部分由核工业标准化研究所归口。 本部分起草单位：国营八一二厂。 本部分主要起草人：张柯、张时红、陈道军。 EJ/T1212.2—2008 烧结氧化-二氧化芯块分析方法 第2部分：热电离质谱法测定铀同位素丰度 1范围 本部分规定了烧结氧化-二氧化铀芯块中热电离质谱法测定铀同位素丰度的试剂和材料、仪器 设备、试样制备、分析步骤、结果计算及方法精密度。 本部分适用于氧化质量分数最大值为12%的烧结Gd20.UO,芯块中铀同位素丰度的测定。本部分 测定23U摩尔丰度范围为1%~10%。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方 研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 EJ/T973-1995二氧化铀粉末和芯块中铀同位素丰度的热电离质谱法测定 3方法提要 试样经硝酸溶解，以阴离子交换树脂分离除去配制成2mgU/mL的硝酸铀酰溶液。将约1uL硝 酸铀酰试液涂在质谱仪样品带上。在分析条件下，从样品带上蒸发的铀氧化物分子碰到灼热的 电离带表面电离成铀离子，铀离子经离子源加速、聚焦，在分析器磁场作用下按质荷比分离，然后 离子按质量色散进入法拉第接收器进行测定，根据接收到的备同位素的离子流强度和用相近丰度的 铀同位素标准物质在相同条件下测得的校正因子，计算铀同位素丰度。 4试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂。所用水为二次去离子水。 4.1 硝酸（HNOs），p（HNO）约142g/cm 4.2硝酸，c(HNO)=8mo1/L。 4.3硝酸，c(HNO)=0.1mo1/L。 4.4 硝酸，c(HNO)=0.75mo1/L。 4.5 盐酸，c(HC1)=5mo1/L。 4.64 带，18mm×0.7mm×0.04mm（长×宽×厚） 4.74 铀同位素标准物质，GBW04222、GBW04223、GBWO4224、GBW04225、GBW04226、GBW04227等。 5仪器和设备 5.1质谱仪：单聚焦或双聚焦，60°或90°扇形磁场，多带热电离离子源，质量范围3u～280u， 分辨率大于500，丰度灵敏度小于5×10。 5.2电子天平，感量为0.1mg。 5.3离子交换柱，内径5mm，柱长150mm，上方带约30mL储液斗，硬质玻璃制。 将阴离子交换树脂（强碱性，粒度为0.177mm～0.149mm）用硝酸（4.3）浸泡24h后用水洗 EJ/T1212.2—2008 涤两次，然后在搅拌的情况下将水和树脂装入底部填有玻璃棉的交换柱中，直到树脂床高度约105mm， 用5倍树脂床体积的硝酸（4.2）淋洗树脂。 5.4瓷埚，25mL。 5.5吸液器。 6试样 将芯块试样在研钵中研磨成粉末，过孔径为0.149mm的筛网，取筛下物为试样。 7试料 称取约20mg试样（6）作为试料，精确到1mg。 8带的准备 8.1将带浸泡在盐酸（4.5）中，加热20min，取出用去离子水漂洗几次，再浸泡在去离子水中 加热10min. 8.2取出带，在清洁的空气中干燥。 8.3在真空压强低于1×10Pa条件下，用5A电流加热除气20min。 9质谱仪校正 9.1质谱仪点校正 9.1.1采用与被测试样丰度相近的国家标准物质（4.7)，测定其235u/238u比值。 9.1.2按公式（1）计算质谱仪校正因子K： R. K: (1) Rs 式中： K- 一校正因子： Rs——标准物质23Su/38U的标准值； Rs- 一标准物质测定值（25U/23u比值）的n次测定的平均值。 9.2质量歧视和线性校正 质量歧视和线性校正按EJ/T973-1995中附录A进行。 10分析步骤 10.1试料的溶解 将试料（7）置于埚（5.4）中，加入2.mL～3mL.硝酸（4.1)，在电炉上缓慢加热溶解并蒸干， 然后加入适量硝酸（4.2)溶解完全，制备成约含20mgU/mL的试液。 10.2纯化 10.2.1将约0.25mL的试液（10.1）转入已制备好的离子交换柱中。 10.2.2用4mL硝酸（4.2）以1mL/min速度通过树脂，流出液弃去。 10.2.3用6mL硝酸（4.3）以1mL/min速度通过树脂，流出液收集于埚中。 10.2.4 将流出液（10.2.3）蒸干，加入适量硝酸（4.4）完全溶解，配制成约含2mgU/mL的硝酸铀酰 溶液。 10.3涂样 2 EJ/T1212.22008 10.3.1用吸液器（5.5）吸取1uL的硝酸铀酰溶液（10.2.4）并滴到焊在转盘上的样品带中部， 缓慢升高电流至0.8A，加热至样品近干。 10.3.2继续缓慢升高电流至1.9A～2.0A，加热样品带直到桔黄色氧化物形成。 10.4仪器调整 将已装载试料（10.3.2）的转盘装到质谱仪离子源内，抽真空，在真空压强达到6.7×10Pa， 将仪器调整到测定状态。 10.5测定 10.5.1转动转盘并将待测样品带转到测量位置。 10.5.25min内将电离带电流加至5.0A 10.5.3在第6min时将样品带电流加至1.0A。 10.5.4在第7min时增加电离带电流，并调整各参数至产生80mV18Re信号。 10.5.5在第9min时增加电离带电流至产生250mV187Re信号。 10.5.6在第11min时增加样品带电流，并调整各参数至产生500mVU信号。 在第13min时增加样品带电流，并调整各参数至产生3500mV U信号。 10.5.7 10.5.87 在第15min时增加样品带电流至产生5000mV2T信号。 10.5.9 稳定信号1min。 10.5.10 在第18min时重调样品带电流，并调整各参数至产生5000mV238u信号 10.5.11 稳定信号1min 10.5.12 在第21 min时重调样品带电流，并调整各参数至产生5000mV28u信号 10.5.13在第23min时测定基线及各种同位素离子流峰强度I，、I，（i=1~n）。 11结果计算 11.1 采用多接收器接收信号时，仪器同时测量各种同位素离子流峰强度厂及I，并自动给出两种 同位素测定比值的平均值R。 11.2采用单接收器接受信号时，仪器交替测量各种同位素离子流峰强度I及1，，按公式（2）计 算测定比值： +1 21 I(-) + 1. 21, 1 R = （2） 2(n-1)2) 210-) I(n-1) + I', 1+12 212 1, + 1, 式中： R—试料中两种同位素测定比值的平均值 一种同位素第i次测量的离子流峰强度，=1～n 」——另一种同位素第i次测量的离子流峰强度，i=1～n; 一测量次数（n=7～10）。 按公式（2）计算两种同位素测定比值的平均值时，每次测量的时间应相等。 11.3各同位素比值的校正分别按式（3）至式（5）进行。 R 58 = K-R58 (3) R=R4s.R (4) 3 EJ/T1212.2—2008 R68=R65·R58 (5) 式中： R58 试料中25u和28u测定比值的平均值； R45 试料中234和235U测定比值的平均值； R65 试料中23u和235u测定比值的平均值； R 58 测定值R58校正后的值； R 48 测定值R48校正后的值； R 68 测定值R68校正后的值。 11.4各同位素摩尔丰度按公式（6）计算： R -×100 (9) 1+ Rg + Rss + Res 式中： AM 铀同位素的摩尔丰度； 校正后的两种同位素比值。R为R48或R58或R68。 12精密度 本部分测定2个水平的同位素丰度比值，在重复性和再现性试验条件下，方法的重复性限r和再 现性限R见表1。 表1同位素丰度比值的重复性限和再现性限R 同位素丰度比值 重复性ri 再现性R 0.010737 0.000024 0.000052 水平一 ew/ne