Measuring U concentration in solution product of UF ₆ hydrolysis using a gamma ray densitometer Translated title: Messung der Uran-Konzentration im Löslichkeitsprodukt der UF ₆ Hydrolyse mit Hilfe eines Gamma-Densitometers

Abstract

UO ₂F ₂ is an intermediate in conversion of UF ₆ to uranium oxide or metal form and is a direct product of the reaction of UF ₆ with moisture in the air. UF ₆ will be continually hydrolyzed in the presence of water vapor. The amount of UF ₆ and H ₂O can be controlled during the hydrolysis reaction, if the concentration of U in the solution product of the hydrolysis be determined. In this paper, we have designed a γ-ray densitometer with ¹³⁷Cs as gamma source with a medium energy of 662 keV for measuring the U concentration. In this research we have also studied the effect of two different activities of 10 mCi and 30 mCi on the measurement errors, and according to the results we chose the activity of 30 mCi with a relative error of 1.7 %. Finally, in order to investigate the effect of the temperature of the solution on the calibration of the apparatus, we calibrated our γ-ray densitometer for two temperatures of 15 and 80 °C and it was found that the temperature modification can be attained by software correction.

Kurzfassung

UO ₂F ₂ ist ein Zwischenprodukt bei der Konversion von UF ₆ zu Uranoxid und ist ein direktes Produkt der Reaktion von UF ₆ mit der Feuchtigkeit in der Luft. UF ₆ wird bei Anwesenheit von Wasserdampf fortlaufend hydrolysiert. Die Menge an UF ₆ und H ₂O kann mit Hilfe der Hydrolysereaktion kontrolliert werden durch Bestimmung der Uran-Konzentration im Löslichkeitsprodukt der Hydrolyse. In dieser Untersuchung wurde ein Gamma-Densitometer konzipiert mit ¹³⁷Cs als Gammaquelle mit einer mittleren Energie von 662 keV zur Messung der Uran-Konzentration. Der Einfluss von zwei verschiedenen Aktivitäten (10 mCi and 30 mCi) auf die Messfehler wurde ebenfalls untersucht. Aufgrund der Ergebnisse wurde eine Aktivität von 30 mCi mit einem relativen Fehler von 1.7 % gewählt. Zur Untersuchung des Einflusses der Temperatur der Lösung auf die Kalibrierung des Gerätes wurde das Gamma-Densitometer für 2 verschiedene Temperaturen (15 und 80 °C) kalibriert. Dabei stellte sich heraus, dass der Effekt der Temperaturänderung mit Hilfe einer Software-Korrektur angepasst werden kann.