TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10234:2013 (ISO 9161:2004) VỀ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN – URANI DIOXIT DẠNG BỘT – XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG BIỂU KIẾN VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG NÉN

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10234:2013

ISO 9161:2004

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN – URANI DIOXIT DẠNG BỘT – XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG BIỂU KIẾN VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG NÉN

Uranium dioxide powder – Determination of apparent density and tap density

Lời nói đầu

TCVN 10234:2013 hoàn toàn tương đương với ISO 9161:2004;

TCVN 10234:2013 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85 Năng lượng hạt nhân biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN – URANI DIOXIT DẠNG BỘT – XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG BIỂU KIẾN VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG NÉN

Uranium dioxide powder- Determination of apparent density and tap density

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng riêng biểu kiến và khối lượng riêng nén của dioxit urani dạng bột (UO₂) dạng bột tơi có thể chảy tự do. Bột này sẽ được sử dụng để tạo UO₂ dạng viên và viên thiêu kết làm nhiên liệu hạt nhân.

Phương pháp này có thể được sử dụng cho UO₂ ở các dạng bột khác nhau bao gồm hạt, viên nhỏ, hạt hình cầu hoặc các loại hạt khác. Phương pháp này cũng có thể được áp dụng cho bột nhiên liệu khác như PuO₂, ThO₂ và hỗn hợp UO₂-PuO₂ và UO₂-Gd₂O₃ dạng bột.

2  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

2.1

Khối lượng riêng biểu kiến (apparent density)

Khối lượng riêng của bột thu được bằng cách đổ tự do dưới các điều kiện được quy định cụ thể.

2.2

Khối lượng riêng nén (tap density)

Khối lượng riêng của bột trong một vật chứa đã được nén dưới các điều kiện được quy định cụ thể.

3  Nguyên lý

3.1  Khối lượng riêng biểu kiến

Một lượng mẫu được đổ qua một phễu có kích thước chuẩn vào một cái chén, đầy đến vạch định mức có thể tích đã được xác định. Cốc đo và bột chứa trong cốc được cân và khối lượng riêng biểu kiến có thể tính được từ khối lượng và thể tích của bột.

3.2  Khối lượng riêng nén

Cốc đo khối lượng riêng đã được hiệu chuẩn chứa một lượng mẫu có khối lượng đã được xác định. Mẫu được nén bằng một thiết bị chuyên dụng. Các điều kiện nén là cố định. Khối lượng riêng nén được xác định bằng khối lượng và thể tích bột sau khi xử lý.

4  Thiết bị, dụng cụ

4.1  Phễu lưu lượng kế, có đường kính lỗ xác định d, 2,5 mm, 5,0 mm, 10,0 mm hoặc 15,0 mm, tùy thuộc vào loại bột, có góc nón 60° và một vài dụng cụ để đóng chốt lỗ (xem Hình 1).

Kích thước tính bằng milimet

CHÚ DẪN:

 ^hoặc 

^a kích thước bắt buộc

Hình 1 – Phễu lưu lượng kế (theo tài liệu tham khảo [1])

4.2  Cốc đo khối lượng riêng là ống hình trụ có vạch chia độ theo thể tích, có dung tích 10 cm³, 25 cm³, 50 cm³ hoặc 100 cm³, tùy thuộc vào loại bột.

4.3  Thiết bị nén viên, ví dụ gồm có đế dạng đĩa được nén bằng một động cơ dẫn động trục vít, tốc độ trục cam (250 ± 15) min^-1 và hành trình nén dài từ 2 mm đến 3 mm.

4.4  Bộ đếm có thể điều chỉnh được, có thể đặt trước số lần nén từ 1 đến 9 999.

4.5  Giá đỡ, để giữ phễu lưu lượng kế đồng tâm với cốc đo khối lượng riêng sao cho lỗ đáy của phễu lưu lượng kế ở vị trí cao hơn vạch chuẩn của cốc đo khối lượng riêng là 50 mm khi thiết bị được lắp đặt theo Hình 2.

Hình 2 – Giá đỡ với phễu lưu lượng kế và cốc đo khối lượng riêng (không có thiết bị nén)

4.6  Cân, có khả năng cân được cốc đo khối lượng riêng được chọn và có độ nhạy đến 0,1 g hoặc cao hơn.

CHÚ THÍCH 1: Phễu lưu lượng kế, cốc đo khối lượng riêng và giá đỡ của hãng Alcan Ingot and Powders Div of Alcan Aluminium Corp, Box 290, Elisabeth, N. J. 07207, Hoa Kỳ hoặc các thiết bị tương đương có thể được sử dụng (60°, đường kính d). Thông tin này chỉ tạo thuận lợi cho người sử dụng tiêu chuẩn này và không phải xác nhận của tiêu chuẩn về sản phẩm này. Có thể sử dụng sản phẩm tương đương nếu chúng có thể cho kết quả tương tự.

CHÚ THÍCH 2: Thiết bị với các dụng cụ cần thiết khác như Tap-Pak Volumeter model No. JEL ST2 của hãng J. Engelsmann AG, Ludwigshafen a. Rh., Cộng hòa liên bang Đức hoặc các thiết bị tương đương có thể được sử dụng. Thông tin này chỉ tạo thuận lợi cho người sử dụng tiêu chuẩn này và không phải xác nhận của tiêu chuẩn về sản phẩm này. Có thể được sử dụng sản phẩm tương đương nếu chúng có thể cho kết quả tương tự.

5  Lấy mẫu và mẫu

Phần mẫu thử đại diện trong phòng thí nghiệm phải được lấy từ một mẻ sản xuất UO₂ dạng bột cần xác định đặc tính.

Phải áp dụng các biện pháp, nếu cần để phòng tránh sự tách rời các phần hạt bột hoặc bất kỳ sự thay đổi tính chất nào của bột trong quá trình vận chuyển.

Lượng bột thử nghiệm phải có thể tích lớn hơn thể tích của cốc đo khối lượng riêng định mức (khoảng hai lần thể tích cốc đo khối lượng riêng).

6  Cách tiến hành

6.1  Cảnh báo an toàn

Các tiêu chuẩn an toàn phải được tuân thủ khi thao tác với mẫu urani dioxit.

6.2  Hiệu chuẩn

Phải định kỳ hiệu chuẩn cân theo kế hoạch kiểm soát chất lượng, bao gồm tần suất và sai số được chấp nhận.

6.3  Xác định khối lượng riêng biểu kiến

6.3.1  Cân cốc đo khối lượng riêng (hình trụ) và ghi lại khối lượng (m₁).

6.3.2  Điều chỉnh phễu sao cho đồng trục với cốc đo khối lượng riêng, miệng đáy phễu cao hơn miệng chén khoảng 25 mm hoặc khoảng 50 mm trên vạch định mức. Đóng miệng đáy phễu.

6.3.3  Đổ mẫu UO₂ dạng bột thử nghiệm vào phễu.

6.3.4  Mở miệng đáy của phễu để bột chảy dần vào cốc đo khối lượng riêng.

Đổ đầy cốc đo khối lượng riêng đến vạch định mức với thể tích đã biết. Dàn đều bề mặt lớp bột đúng bằng với vạch định mức bằng cách cẩn thận nghiêng cốc đo khối lượng riêng và di chuyển nó trở lại vị trí thẳng đứng.

Một cách khác, đổ đầy đến miệng cốc đo khối lượng riêng có thể tích đã biết. Dùng thìa gạt bỏ lớp bột trên miệng cốc đo khối lượng riêng, lấy bề mặt bột ngang bằng miệng cốc.

6.3.5  Đổ phần bột thừa trở lại bình chứa mẫu.

6.3.6  Cân khối lượng của cốc đo khối lượng riêng chứa đầy bột (m₂).

6.4  Xác định khối lượng riêng nén

6.4.1  Đặt cốc đo khối lượng riêng chứa đầy bột (từ phép xác định khối lượng riêng biểu kiến, 6.3) vào thiết bị nén.

6.4.2  Điều chỉnh bộ đếm tới số lần nén phù hợp để thể tích bột không đổi (từ 200 lần đến 2 400 lần nén). Biên độ nén phải nằm trong khoảng từ 2 mm đến 3 mm. Ghi lại số lần nén và thời gian nén.

6.4.3  Xác định thể tích của UO₂ dạng bột trong cốc chứa hình trụ có thang chia độ sau khi nén và ghi lại giá trị này (V₂).

6.4.4  Cân cốc đo khối lượng riêng chứa bột nén và ghi lại khối lượng của nó (m₃).

6.5  Các phép xác định lặp lại

Lặp lại 6.3 và 6.4 với phần bột thử nghiệm mới sao cho với mỗi loại bột xác định ba lần.

7  Biểu thị kết quả

7.1  Phương pháp tính

Khối lượng riêng biểu kiến trước khi nén của UO₂ dạng bột (ρ_a), tính bằng gam trên centimet khối, tính theo Công thức:

Trong đó

m₁ là khối lượng, tính bằng gam của cốc đo khối lượng riêng khi rỗng (6.3.1);

m₂ là khối lượng, tính bằng gam của cốc đo khối lượng riêng khi đầy (6.3.6);

V₁ là thể tích bột trước khi nén, tính bằng centimet khối.

Khối lượng riêng nén của UO₂ dạng bột (ρv), tính bằng gam trên centimet khối, tính theo Công thức:

Trong đó

V₂ là thể tích của UO₂ sau khi nén, tính bằng centimet khối;

m₃ là khối lượng của cốc đo khối lượng riêng có chứa bột sau khi nén, tính bằng gam.

Các giá trị cuối cùng của khối lượng riêng biểu kiến và khối lượng riêng nén được tính bằng giá trị trung bình của ba lần xác định.

7.2  Độ chụm của phương pháp

Độ lệch chuẩn tương đối cho phép đo phụ thuộc chủ yếu vào chiều cao của cốc đo. Trong điều kiện tối ưu độ chụm là 0,6 % đối với khối lượng riêng biểu kiến và 0,5 % đối với khối lượng riêng nén.

8  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau:

a) viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) tất cả các thông tin chi tiết cần thiết để nhận dạng mẫu thử;

c) đường kính lỗ của phễu lưu lượng kế và thể tích của cốc đo khối lượng riêng đã được sử dụng;

d) số lần và thời gian nén mẫu;

e) các kết quả thu được;

f) tất cả các thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này;

g) chi tiết về mọi hiện tượng có thể gây ảnh hưởng đến các kết quả thử.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 3923-1, Metallic powders – Determination of apparent density – Part 1: Funnel method

[2] ISO 3953, Metallic powders – Determination of tap density

[3] ISO 3252, Powder metallurgy – Vocabulary