GB/T 11840-2025 二氧化铀粉末和芯块水分含量测定方法

　　ICS 27. 120.30 CCS F 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 11840—2025代替 GB/T 11840—1989

　　二氧化铀粉末和芯块水分含量测定方法

　　Determination ofmoisturein uranium dioxidepowderandpellets

　　2025-08-01发布 2026-02-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 11840—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文 件 代 替 GB/T 11840—1989《二 氧 化 铀 芯 块 水 分 含 量 测 定 方 法》, 与 GB/T 11840—1989 相比 ,除结构调整和编辑性改动外 ,主要技术变化如下 :

　　a) 增加了试验环境条件 ,规定了环境温度和相对湿度(见第 5 章) ;

　　b) 更改了水分含量测定方法 ,采用卡尔 · 费休容量法和卡尔 · 费休库仑法取代原标准库仑电解法(见第 4章 、第 6章 ~第 11章 ,1989年版的第 2 章 ~第 9章) ;

　　c) 根据加热方式 ,将管式加热更改为卡式炉瓶式加热,更改了加热温度 ,减少了加热时间(见 9. 1和 9. 2,1989年版的 4. 1) ;

　　d) 更改了分析天平的精度(见 7. 3,1989年版的 4. 2) ;

　　e) 更改了水分标准物质/标准样品对仪器的标定(见 9. 1. 2,1989年版的第 7章) ;

　　f) 更改了水分含量的计算方法(见第 10章 ,1989年版的第 8章) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国核动力研究设计院 、中核建中核燃料元件有限公司 、中核四 ○四有限公司 、核工业标准化研究所 。

　　本文件主要起草人 :杨平 、宁伟 、张庆宇 、郭晋轩 、李波 、郑娜 、罗凤焱 、林慧鑫 、安身平 、简敏 、邓世仪 、谌慧慧 、陈长友 、李艳平 、陈诚 、赵苏宇 。

　　本文件及其所替代文件的历次版本发布情况为 :

　　— 1989年发布为 GB/T 11840—1989;

　　— 本次为第一次修订 。

　　Ⅰ

　　GB/T 11840—2025

　　二氧化铀粉末和芯块水分含量测定方法

　　1 范围

　　本文件描述了二氧化铀粉末和芯块中水分含量的测定方法 。

　　本文件适用于二氧化铀粉末和芯块中水分含量的测定 。检出限为 10 μg。

　　2 规范性引用文件

　　本文件没有规范性引用文件 。

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 方法原理

　　4. 1 卡尔 · 费休容量法原理

　　样品中的水分与已知滴定度的卡尔 · 费休试剂(碘 、二氧化硫 、吡啶和甲醇组成的溶液)进行定量反应 ,通过指示电位的变化判定终点,得到样品中的水分含量 。

　　4.2 卡尔 · 费休库仑法原理

　　样品中的水分进入到卡尔 · 费休滴定池中 ,滴定池阳极生成的碘与样品中的水按 1: 1 的比例发生反应 , 当滴定池中的水反应消耗完后 ,滴定仪通过检测过量的碘产生的电信号 ,确定滴定终点 。依据法拉第定律 ,滴定出水的量与总积分电流成比例关系 。

　　5 试验环境条件

　　环境温度 :10 ℃ ~ 30 ℃;相对湿度 :35% ~ 65% 。

　　6 试剂或材料

　　6. 1 容量法卡尔 · 费休试剂 ,市售的用于卡尔 · 费休容量滴定的标准试剂 ,或参考附录 A配制 。

　　6.2 库仑法卡尔 · 费休试剂 ,市售的用于卡尔 · 费休库仑滴定的标准试剂 ,或参考附录 A配制 。

　　6.3 水分标准物质/标准样品 。

　　7 仪器设备

　　7. 1 容量法卡尔 · 费休水分仪 ,配备卡氏加热炉 。

　　7.2 库仑法卡尔 · 费休水分仪 ,配备卡氏加热炉 。

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　　GB/T 11840—2025

　　7.3 电子天平 ,分度值 0. 1 mg。

　　7.4 样品瓶 ,配有瓶盖和硅胶密封垫 ,使用前在温度为 105 ℃ ± 5 ℃的烘箱中干燥 1 h,取出放入干燥器中冷却备用 。

　　7.5 微量注射器 ,分度值 0. 5 μL。

　　8 样品

　　二氧化铀粉末和芯块样品无需处理 ,存放于干燥器中备用 。芯块样品如因过长不能放入样品瓶 ,使用前可折断 。

　　9 试验步骤

　　9. 1 卡尔 · 费休容量法测定步骤

　　9. 1. 1 仪器准备

　　启动容量法水分测定仪主机 。打开搅拌装置 ,速度调至 600 r/min,设定卡式炉加热温度 150 ℃ ± 2 ℃ ,载气流量 50 mL/min。使用空样品瓶 ,平衡系统水分 。

　　9. 1.2 卡尔 · 费休试剂的标定

　　用微量注射器移取一定量的水分标准物质/标准样品(6. 3) ,在电子天平上称量 ,精确至 0. 1 mg,待将水分标准溶液注入滴定反应池后 ,再次称量微量注射器 ,精 确 至 0. 1 mg,用 减 量 法 得 到 水 分 标 准 物质/标准样品质量 ,记为 m标 ;用 容 量 法 卡 尔 · 费 休 试 剂(6. 1) 滴 定 , 指 示 电 位 稳 定 至 少 30 s无 明 显 漂移 , 即为终点,卡尔 · 费休试剂消耗体积记为 V0 ; 卡尔 · 费休试剂对水分标准物质/标准样品的滴定度记为 T。

　　9. 1.3 空白测定

　　将预先烘干并存放在干燥器中的空白样品瓶密封后放在卡氏加热炉上 ,用卡尔 · 费休试剂滴定到终点,稳定电位至少 30 s无明显漂移 , 即为终点,卡尔 · 费休试剂消耗体积记为 V1 。

　　9. 1.4 样品测定

　　称取 0. 2 g~ 2. 0 g样品(精确到 0. 1 mg)记为 m,将其置于样品瓶中并密封 ,将样品瓶置于卡氏加热炉上 。用卡尔 · 费休试剂滴定到终点,稳定电位至少 30 s无明显漂移 , 即为终点,卡尔 · 费休试剂消耗体积记为 V。按公式(2)计算样品中的水分含量 。

　　9.2 卡尔 · 费休库仑法测定步骤

　　9.2. 1 仪器准备

　　开启仪器 ,滴定池中加入约 200 mL库仑法卡尔 · 费休试剂(6. 2) 。 打开磁力搅拌装置 , 调整搅拌速度为 600 r/min,卡式炉加热温度设置为 150℃ ±2℃ ,载气流量调为 50mL/min。等待漂移稳定 ,预滴定滴定池里残余的微量水直至达到系统平衡 。

　　9.2.2 空白测定

　　将预先烘干并存放在干燥器中的空样品瓶密封后放在卡氏加热炉上 ,滴定空样品瓶中的水分至终

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　　GB/T 11840—2025

　　点,记为 m0 。

　　9.2.3 样品测定

　　称取 5. 0 g~ 10g样品(精确到 0. 1 mg)记为 m1 ,将其置于样品瓶中并密封 ,将样品瓶置于卡氏加热炉上 。滴定样品瓶中的水分至终点,记为 m2 。按公式(3)计算样品中的水分含量 。

　　10 试验数据处理

　　10. 1 容量法卡尔 · 费休试剂的滴定度 T , 以 mg/mL表示 ,按公式(1)计算 :

　　T ……………………( 1 )

　　式中 :

　　T — 卡尔 · 费休试剂对水分标准物质/标准样品的滴定度 ,单位为毫克每毫升(mg/mL) ;

　　m标 — 水分标准物质/标准样品质量 ,单位为克(g) ;

　　V0 — 滴定时消耗卡尔 · 费休试剂的体积 ,单位为毫升(mL) 。

　　10.2 容量法测定样品中水分的含量 ω1 , 以百分数( %)表示 ,按公式(2)计算 :

　　……………………( 2 )

　　式中 :

　　ω1 — 容量法测定样品中水分的含量 , 以百分数( %)表示 ;

　　T — 卡尔 · 费休试剂对水分标准物质/标准样品的滴定度 ,单位为毫克每毫升(mg/mL) ;

　　V — 样品消耗卡尔 · 费休滴定剂的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　V1 — 空白消耗卡尔 · 费休滴定剂的体积 ,单位为毫升(mL) ;

　　m — 样品质量 ,单位为克(g) 。

　　10.3 库仑法测定样品中水分的含量 ω2 , 以 μg/g表示 ,按公式(3)计算 :

　　……………………( 3 )

　　式中 :

　　ω2— 库仑法测定样品中水分的含量 ,单位为微克每克(μg/g) ;

　　m2— 滴定出样品中的水的质量 ,单位为微克(μg) ;

　　m1— 样品的取样量 ,单位为克(g) ;

　　m0— 滴定出空白中的水的质量 ,单位为微克(μg) 。

　　11 精密度

　　平行测定水分含量约为 0. 05%的二氧化铀粉末样品 6 次 ,卡尔 · 费休容量法和卡尔 · 费休库仑法的相对标准偏差均优于 5% ; 当平行测定水分含量约为 10 μg/g的二氧化铀芯块样品 6 次 ,卡尔 · 费休库仑法的相对标准偏差为 10% 。

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　　GB/T 11840—2025

　　附 录 A

　　(资料性)

　　卡尔 · 费休试剂的配制

　　除非另有说明 ,在试剂配制中使用确认为分析纯的试剂 。

　　A. 1 试剂的干燥

　　将 5A或 3A球形分子筛盛于瓷坩埚中 ,置于高温炉中加热至 500℃并恒温 4 h,分子筛在炉内 自然冷却到 200 ℃ ~ 300 ℃时 ,通过一个搪瓷漏斗快速将分子筛加入到预干燥的试剂瓶中 ,加入量为试剂体积的 1/10~ 1/5。盖严瓶盖 ,将试剂瓶轻轻上下翻动数次 ,放置 12 h后便可使用 。

　　A.2 容量法卡尔 · 费休试剂的配制

　　取清洁干燥 、有导气管的 1 000 mL磨口塞三角瓶 ,加入 85 g±1 g 碘 ,用 270 mL±2 mL 吡啶溶解 ,再加入 670mL±2mL无水甲醇 ,摇匀后置于 4 ℃以下的冷水浴中冷却 。用导气管向在三角瓶中冷却了的混合液中通入经浓硫酸脱水干燥的二氧化硫气体 ,直到混合液的体积增加 50 mL±2 mL为止 。此混合液即是含吡啶的卡尔 · 费休试剂 ,将其倒入棕色带密封盖的瓶中 ,于干燥处放置 12 h后使用 。

　　A.3 库仑法卡尔 · 费休试剂的配制

　　常温下将碘化咪 唑 (1% ~ 5%) 加 入 醇 醚 (30% ~ 40%) 中 , 充 分 搅 拌 溶 解 后 , 加 入 醇 胺 (20% ~ 30%) ,再加入多元醇(30% ~40%)和亚硫酸二甲酯(10% ~ 15%) ,充分搅拌溶解 ,将此溶液置于 0 ℃ ~ 10 ℃水浴中 ,一边搅拌 ,一边缓缓通 入 二 氧 化 硫 气 体 或 液 态 二 氧 化 硫(1% ~ 5%) 。 避 光 静 置 24 h 后使用 。

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