RU2223483C2 - Способ определения содержания примесей в гексафториде урана - Google Patents
Способ определения содержания примесей в гексафториде урана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2223483C2 RU2223483C2 RU2001118579/15A RU2001118579A RU2223483C2 RU 2223483 C2 RU2223483 C2 RU 2223483C2 RU 2001118579/15 A RU2001118579/15 A RU 2001118579/15A RU 2001118579 A RU2001118579 A RU 2001118579A RU 2223483 C2 RU2223483 C2 RU 2223483C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impurities
- sample
- uranium hexafluoride
- metering valve
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области анализа материалов, а именно к способам определения содержания примесей в гексафториде урана. Способ заключается в отделении примесей путем сорбции гексафторида урана на фтористом натрии в реакторе, установленном за дозирующим клапаном, при этом примеси, не сорбируемые на фтористом натрии, свободно поступают в ионный источник масс-спектрометра. Это позволяет существенно увеличить расход пробы через дозирующий клапан и повысить чувствительность. Определение молярной доли примесей проводят относительным методом с использованием калибровочных смесей с известным содержанием примесей, при этом осуществляют последовательный напуск калибровочной смеси и пробы. Изобретение позволяет повысить чувствительность и точность масс-спектрометрического метода измерений. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области анализа материалов, а именно к способам определения в гексафториде урана следующих примесей:
- углеводородов (CnHm);
- частично или полностью замещенных хлоруглеводородов (CnHmClx);
- частично или полностью замещенных хлоруглеродов (CnFmClx);
- фторуглеродов (CnFm) с молекулярным весом менее 500 а. е. м.
- углеводородов (CnHm);
- частично или полностью замещенных хлоруглеводородов (CnHmClx);
- частично или полностью замещенных хлоруглеродов (CnFmClx);
- фторуглеродов (CnFm) с молекулярным весом менее 500 а. е. м.
Контроль за содержанием легких примесей обусловлен требованиями безопасности при работе с гексафторидом урана, поэтому содержание легких примесей регламентируется в технических условиях.
Известен такой способ определения примесей в гексафториде урана, как метод инфракрасной спектрометрии [Analytical chemistry, v. 44, 9, р. 1628-1636, 1972].
При определении содержания примесей в гексафториде урана методом инфракрасной спектрометрии анализируемую пробу гексафторида урана вводят в газовую кювету под давлением 104-105 Па при температуре 343oС через реактор, заполненный фтористым натрием, на котором происходит сорбция гексафторида урана, затем через кювету пропускают инфракрасное излучение. Определение содержания примесей производят по следующим полосам поглощения: 1149 см-1 (для CF3H), 1285 см-1 (для CF4), 1053 см-1 (для C2F4Cl2), 985 см-1 (для C2F5Cl), 1117 см-1 (для C2F6), 1010 см-1 (для C3F8), 1198 см-1 (для C4F8). Предел обнаружения метода составляет в зависимости от соединения от 0,0011 (для C2F4Cl2) до 0,0002 (для CF4) мол.%.
Недостатком метода является то, что приведенные пределы обнаружения достигаются только для индивидуальных веществ в отсутствии других примесей и также то, что для одного измерения необходимо большое количество пробы (~100 г).
За прототип предлагаемого способа взят масс-спектрометрический метод с "форсированным" вводом газообразной пробы в ионный источник масс-спектрометра [Determination of hydrocarbons, chlorocarbons and partially substituted halohydrocarbons, Annual book of ASTM standards, v.12-1, С 761, sections 47 to 53, 1995]. При определении содержания примесей в гексафториде урана масс-спектрометрическим методом с "форсированным" вводом газообразной пробы выполняют следующие действия:
- вводят анализируемую газовую пробу гексафторида в вакуумную систему масс-спектрометра до дозирующего клапана;
- открывают дозирующий клапан и вводят газ в ионный источник масс-спектрометра;
- регистрируют масс-спектр и определяют интенсивность ионных токов UF3 ++ (m/e=147,5) и UF5 + (m/e=333),
- рассчитывают коэффициент В, равный отношению ионных токов IUF3++/IUF5+;
- увеличивают давление в ионном источнике вплоть до ~10-2 Па, увеличивая открытие дозирующего клапана;
- регистрируют масс-спектр;
- по величине выходных сигналов масс-спектра, соответствующих давлению гексафторида урана и примесей в системе напуска, производят расчет молярной доли примесей относительно сигнала UF3 ++(m/e=147,5). Расчет суммарного содержания примесей CΣпр производится по формуле (1).
- вводят анализируемую газовую пробу гексафторида в вакуумную систему масс-спектрометра до дозирующего клапана;
- открывают дозирующий клапан и вводят газ в ионный источник масс-спектрометра;
- регистрируют масс-спектр и определяют интенсивность ионных токов UF3 ++ (m/e=147,5) и UF5 + (m/e=333),
- рассчитывают коэффициент В, равный отношению ионных токов IUF3++/IUF5+;
- увеличивают давление в ионном источнике вплоть до ~10-2 Па, увеличивая открытие дозирующего клапана;
- регистрируют масс-спектр;
- по величине выходных сигналов масс-спектра, соответствующих давлению гексафторида урана и примесей в системе напуска, производят расчет молярной доли примесей относительно сигнала UF3 ++(m/e=147,5). Расчет суммарного содержания примесей CΣпр производится по формуле (1).
где IΣпр - величина суммы выходных сигналов СН3 + (m/е=15), C2H2 + (m/е= 26), C2H3 + (m/е=27), CF+ (m/е=31), C3H7 + (m/е=43), CCI35+ (m/е=47), CCI37+ (m/e= 49), CF3 + (m/е=69) измерительной системы масс-спектрометра, пропорциональная суммарной доле примесей, В;
IUF3++ - величина выходного сигнала иона UF3 ++ измерительной системы масс-спектрометра, В;
В - коэффициент, равный IUF3++/IUF5+.
Недостатками метода является высокий предел обнаружения примесей, составляющий 0,005 мол.%, полуколичественный характер измерений и снижения ресурса ионного источника, так как большое давление (~10-2 Па) приводит к повышенному загрязнению деталей ионного источника и резко уменьшает время работы катода.
Задача, на которую направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении чувствительности и точности существующего метода, а также увеличении времени работы катода.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения содержания примесей в гексафториде урана, включающем ввод анализируемой газовой смеси в ионный источник масс-спектрометра через дозирующий клапан и регистрацию масс-спектра смеси, непосредственно в процессе ввода пробы в ионный источник гексафторид урана в смеси сорбируют на фтористом натрии в реакторе, установленном за дозирующим клапаном, одновременно проводят измерение свободно прошедших через реактор примесей и рассчитывают их молярную долю в пробе по формуле.
Сорбцию производят в реакторе, представляющем собой (медную или никелевую) трубку, заполненную 7-12 граммами фтористого натрия. В процессе сорбции гексафторид урана образует со фтористым натрием нелетучее соединение n•UF6•NaF, а примеси, не сорбирующиеся в данных условиях на фтористом натрии, свободно поступают в ионный источник масс-спектрометра. Это позволяет существенно увеличить расход пробы через дозирующий клапан и повысить чувствительность. При попадании гексафторида урана через реактор в масс-спектрометр в результате снижения сорбционной емкости фтористого натрия производят регенерацию сорбента, для этого реактор откачивают в течение часа при температуре 673 К, что приводит к разрушению соединения n•UF6•NaF и удалению выделяющегося гексафторида урана из реактора. Определение молярной доли примесей в анализируемой пробе проводят относительным методом с использованием калибровочной смеси (КС) с известным содержанием примесей. При этом осуществляют последовательный ввод калибровочной смеси и пробы. Суммарную молярную долю примесей (CΣпр) в пробе гексафторида урана в процентах определяют по формуле (2).
где CΣкс- суммарное содержание примесей в КС, мол.%;
IΣпр, IΣкс - величина суммы выходных сигналов СН3 +(m/e=15), C2Н2 + (m/е= 26), C2H3 + (m/е=27), CF+ (m/е=31), C3H7 + (m/е=43), CCI35+ (m/е=47), CCl37+ (m/е= 49), CF3 + (m/е=69) измерительной системы масс-спектрометра, пропорциональная суммарной доле примесей в пробе и калибровочной смеси, В;
Рпр, Ркс - давление пробы и калибровочной смеси перед дозирующим клапаном, мм рт.ст.
На чертеже приведена схема расположения реактора, в соответствии с которой реактор 3 со фтористым натрием установлен между дозирующим клапаном 2, через который вводится проба 1, и ионным источником 4 масс-спектрометра.
При определении содержания примесей в гексафториде заявляемым способом выполняют следующие действия:
- вводят анализируемую газовую пробу гексафторида урана в вакуумную систему масс-спектрометра до дозирующего клапана;
- открывают дозирующий клапан и напускают газ в ионный источник масс-спектрометра через реактор со фтористым натрием;
- регистрируют масс-спектр пробы и давление гексафторида урана перед дозирующим клапаном;
- прокачивают вакуумную систему масс-спектрометра;
- вводят калибровочную смесь в вакуумную систему масс-спектрометра до дозирующего клапана;
- регистрируют масс-спектр калибровочной смеси и давление перед дозирующим клапаном;
- по величине выходных сигналов масс-спектра, соответствующих содержанию примесных соединений в пробе и калибровочной смеси, производят расчет молярной доли примесей по формуле 3.
- вводят анализируемую газовую пробу гексафторида урана в вакуумную систему масс-спектрометра до дозирующего клапана;
- открывают дозирующий клапан и напускают газ в ионный источник масс-спектрометра через реактор со фтористым натрием;
- регистрируют масс-спектр пробы и давление гексафторида урана перед дозирующим клапаном;
- прокачивают вакуумную систему масс-спектрометра;
- вводят калибровочную смесь в вакуумную систему масс-спектрометра до дозирующего клапана;
- регистрируют масс-спектр калибровочной смеси и давление перед дозирующим клапаном;
- по величине выходных сигналов масс-спектра, соответствующих содержанию примесных соединений в пробе и калибровочной смеси, производят расчет молярной доли примесей по формуле 3.
Пример. Проводилось определение суммарной молярной доли примесей в калибровочной смеси гексафторида урана. Смеси были приготовлены на основе чистых веществ СH4, С2F3Сl3, CF4 и UF6. Результаты определений рассчитаны по формуле 2.
В таблице приведены результаты, полученные при определении примесей в гексафториде урана заявляемым способом.
Анализ приведенных данных подтверждает, что в заявленном способе в сравнении с прототипом:
- обеспечивается большая чувствительность масс-спектрометрического определения примесей: предел обнаружения составляет 1•10-6 мол.%;
- обеспечивается увеличение точности масс-спектрометрического метода: относительная ошибка единичного определения не превышает 15%.
- обеспечивается большая чувствительность масс-спектрометрического определения примесей: предел обнаружения составляет 1•10-6 мол.%;
- обеспечивается увеличение точности масс-спектрометрического метода: относительная ошибка единичного определения не превышает 15%.
Claims (1)
- Способ определения содержания примесей в гексафториде урана, включающий ввод анализируемой газовой смеси в ионный источник масс-спектрометра через дозирующий клапан и регистрацию масс-спектра смеси, отличающийся тем, что непосредственно в процессе ввода пробы в ионный источник гексафторид урана в смеси сорбируют на фтористом натрии в реакторе, установленном за дозирующим клапаном, одновременно проводят измерение свободно прошедших через реактор примесей и рассчитывают их молярную долю в пробе по формулегде С Σкс - суммарное содержание примесей в калибровочной смеси, мол.%; IΣnp, IΣкс – величина суммы выходных сигналов СН
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118579/15A RU2223483C2 (ru) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Способ определения содержания примесей в гексафториде урана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118579/15A RU2223483C2 (ru) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Способ определения содержания примесей в гексафториде урана |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001118579A RU2001118579A (ru) | 2003-06-10 |
RU2223483C2 true RU2223483C2 (ru) | 2004-02-10 |
Family
ID=32172012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001118579/15A RU2223483C2 (ru) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Способ определения содержания примесей в гексафториде урана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2223483C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691769C1 (ru) * | 2018-09-20 | 2019-06-18 | Акционерное общество "Уральский электрохимический комбинат" | Способ контроля качества гексафторида урана |
-
2001
- 2001-07-04 RU RU2001118579/15A patent/RU2223483C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Determination of hydrocarbons, chlorocarbons and partially substituted halohydrocarbons. Annual book of ASTM standards. V 12-1, c. 761, sections 47 to 53, p. 148-149, 1995. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691769C1 (ru) * | 2018-09-20 | 2019-06-18 | Акционерное общество "Уральский электрохимический комбинат" | Способ контроля качества гексафторида урана |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Junninen et al. | A high-resolution mass spectrometer to measure atmospheric ion composition | |
Bolea-Fernandez et al. | Tandem ICP-mass spectrometry for Sr isotopic analysis without prior Rb/Sr separation | |
CN111239062B (zh) | 气体定量检测设备及方法 | |
Stone et al. | Excitation of atomic nitrogen by electron impact | |
Gregoire | Determination of boron in fresh and saline waters by inductively coupled plasma mass spectrometry | |
Huang et al. | Low-memory, small sample size, accurate and high-precision determinations of lithium isotopic ratios in natural materials by MC-ICP-MS | |
Španěl et al. | Quantitative selected ion flow tube mass spectrometry: The influence of ionic diffusion and mass discrimination | |
Dumke et al. | Determination of stable carbon and hydrogen isotopes of light hydrocarbons | |
CN103499558A (zh) | 一种用于测定水中汞浓度的系统及方法 | |
Zhu et al. | High-precision copper and zinc isotopic measurements in igneous rock standards using large-geometry MC-ICP-MS | |
CN106324122A (zh) | 烟草、烟草制品及烟气中挥发性n‑亚硝胺的测定方法 | |
Niemelä et al. | Comparison of microwave-assisted digestion methods and selection of internal standards for the determination of Rh, Pd and Pt in dust samples by ICP-MS | |
CN110702773A (zh) | 一种利用MC-ICP-MS测定硫化物中Pb同位素比值的方法 | |
Haisch et al. | A sensitive isotope selective nondispersive infrared spectrometer for 13CO2 and 12CO2 concentration measurements in breath samples | |
RU2223483C2 (ru) | Способ определения содержания примесей в гексафториде урана | |
WO2013173325A1 (en) | Optimize analyte dynamic range in gas chromatography | |
Driedger et al. | Determination of part-per-trillion levels of atmospheric sulfur dioxide by isotope dilution gas chromatography/mass spectrometry | |
JP2730924B2 (ja) | 窒素含有化合物の分析方法 | |
RU2313086C2 (ru) | Способ определения фосфорорганических веществ | |
Gunther et al. | Quantitative Microdetermination of Gaseous Ammonia by its Absorption at 204.3 mμ | |
Scoggins | Ultraviolet spectrophotometric determination of sulfur dioxide | |
CN110873754B (zh) | 一种用于提高全血样品中丙泊酚检测灵敏度的方法 | |
Cardoso et al. | Economically feasible strategy for confirmation of pharmaceuticals in hospital effluent using screening analysis | |
Lopez-Hilfiker et al. | Calibrating Vocus PTR-TOF Sensitivity Using a Subset of VOC Standards | |
US3208826A (en) | Method of analyzing water samples for deuterium content |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150705 |