ISO 18213-1:2007
(Main)Nuclear fuel technology — Tank calibration and volume determination for nuclear materials accountancy — Part 1: Procedural overview
Nuclear fuel technology — Tank calibration and volume determination for nuclear materials accountancy — Part 1: Procedural overview
ISO 18213-1:2007 describes procedures for tank calibration and volume determination for nuclear process tanks equipped with pressure-measurement systems for determining liquid content. Specifically, overall guidance is provided for planning a calibration exercise undertaken to obtain the data required for the equation to estimate a tank's volume and the key steps in the procedure are presented for subsequently using the estimated volume-measurement equation to determine tank liquid volumes. The procedures presented apply specifically to tanks equipped with bubbler probe systems for measuring liquid content. Moreover, these procedures produce reliable results only for clear (i.e., without suspended solids), homogeneous liquids that are at both thermal and static equilibrium.
Technologie du combustible nucléaire — Étalonnage et détermination du volume de cuve pour la comptabilité des matières nucléaires — Partie 1: Aperçu général de la procédure
L'ISO 18213-1:2007 décrit les procédures pour l'étalonnage de cuve et la détermination du volume de cuve de procédé nucléaire, pour cuves équipée d'un système de mesure de pression permettant d'en déterminer le volume de liquide. En particulier, elle fournit des lignes directrices pour planifier une procédure d'étalonnage en vue d'obtenir les données nécessaires à l'estimation de l'équation de mesure de volume de la cuve, et présente les étapes clés de la procédure à suivre pour utiliser ultérieurement l'équation estimée de mesure de volume en vue de la détermination du volume de liquide de la cuve. Les procédures présentées s'appliquent spécifiquement aux cuves équipées d'un système de cannes de bullage pour la mesure du volume des liquides. Cependant, ces procédures ne donnent des résultats fiables que pour des liquides clairs (sans matières en suspension), homogènes, qui sont à la fois en équilibre thermique et en équilibre statique.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18213-1
First edition
2007-11-15
Nuclear fuel technology — Tank
calibration and volume determination for
nuclear materials accountancy —
Part 1:
Procedural overview
Technologie du combustible nucléaire — Étalonnage et détermination
du volume de cuve pour la comptabilité des matières nucléaires —
Partie 1: Aperçu général de la procédure
Reference number
©
ISO 2007
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Physical principles involved. 1
3 The calibration model. 2
4 Equipment required. 3
4.1 General. 3
4.2 The tank and its measurement systems. 3
4.3 Prover system . 6
4.4 Calibration liquid. 8
4.5 Calibration software . 8
5 A typical tank calibration procedure. 8
5.1 Calibration procedure. 8
5.2 Procedural notes. 9
6 Calibration planning and pre-calibration activities . 10
6.1 The calibration plan. 10
6.2 Measurement requirements and preliminary error analysis . 10
6.3 The tank and its measurement support systems . 11
6.4 Calibration equipment (prover system). 12
6.5 Reference operating conditions. 13
6.6 Data acquisition and analysis . 15
6.7 The calibration plan. 17
7 Volume determination . 18
7.1 Overview . 18
7.2 Steps for determining reference height. 18
7.3 Steps for determining volume . 19
7.4 Compute uncertainty estimates . 20
7.5 Final note on heel volume. 21
Bibliography . 22
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 18213-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5,
Nuclear fuel technology.
ISO 18213 consists of the following parts, under the general title Nuclear fuel technology — Tank calibration
and volume determination for nuclear materials accountancy:
⎯ Part 1: Procedural overview
⎯ Part 2: Data standardization for tank calibration
⎯ Part 3: Statistical methods
⎯ Part 4: Accurate determination of liquid height in accountancy tanks equipped with dip tubes, slow
bubbling rate
⎯ Part 5: Accurate determination of liquid height in accountancy tanks equipped with dip tubes, fast
bubbling rate
⎯ Part 6: Accurate in-tank determination of liquid density in accountancy tanks equipped with dip tubes
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Introduction
ISO 18213 deals with the acquisition, standardization, analysis, and use of calibration data to determine liquid
volumes in process tanks for the purpose of nuclear materials accountability. This part of ISO 18213
complements the other parts, which include ISO 18213-2 (data standardization), ISO 18213-3 (statistical
methods), ISO 18213-4 (slow bubbling rate), ISO 18213-5 (fast bubbling rate), and ISO 18213-6 (in-tank
determination of liquid density).
Accurate determinations of volume are a fundamental component of any measurement-based system of
control and accountability in a facility that processes or stores nuclear materials in liquid form. Volume
determinations are typically made with the aid of a calibration or volume measurement equation that relates
the response of the tank’s measurement system to some independent measure of tank volume. The ultimate
purpose of the calibration exercise is to estimate the tank’s volume measurement equation (the inverse of the
calibration equation), which relates tank volume to measurement system response. The steps carried out to
acquire data for estimating the tank’s calibration or volume measurement equation are collectively described
as the process of tank calibration.
The methods presented in this part of ISO 18213 apply to tanks equipped with bubbler probe systems for
measuring liquid content. With such systems, gas (air) is forced through a dip tube (probe) submerged in the
tank liquid. Measurements of the pressure required to induce bubbling are used to determine the height of the
column of liquid in the tank above the tip of the probe. During the calibration process, these determinations of
liquid height are related to an independent measure of the tank’s liquid content for some (calibration) liquid
whose density has been precisely determined. An estimate of the volume measurement equation obtained
from these data is subsequently used to determine process liquid volumes from measures of the pressure that
these liquids exert at the tip of the dip tube.
This part of ISO 18213 is intended to serve as a procedural overview for the tank calibration and volume
determination process, the main elements of which are presented. Selected steps that require further
amplification are discussed in detail in other parts of ISO 18213 as noted.
Tank calibration and volume measurement data are sensitive to variations in measurement conditions and
especially to changes in liquid and air temperatures. Therefore, it is necessary to standardize these data to a
fixed set of reference conditions to minimize variability and ensure comparability. Standardization is required
whenever measurement conditions change during a calibration exercise. Standardization is also necessary for
comparing or combining data obtained during several calibration periods over which the measurement
conditions are not constant. Finally, it is essential to standardize measurements of process liquid used to
determine volumes for accountability purposes, because process measurement conditions are typically quite
different from those that prevail during the calibration exercise. Data standardization steps are presented in
ISO 18213-2.
A key step for both calibration and volume determination is to determine the height of a column of liquid above
some reference point from a measure of the pressure that liquid exerts at the tip of a submerged probe.
Procedures for making accurate liquid height determinations from pressure measurements are presented for
slow and fast bubbling rates in ISO 18213-4 and ISO 18213-5, respectively.
Statistical methods for (i) examining the consistency of a set of data obtained during the calibration process,
(ii) deriving an estimate of a tank’s measurement or calibration equation from a set of calibration data and (iii)
estimating the uncertainty of a volume determination obtained from this equation are presented in
ISO 18213-3.
In tanks equipped with two or more dip tubes, the procedures of this part of ISO 18213 can be used to obtain
(differential) pressure measurements for each probe. These measurements can, in turn, be used to make very
accurate determinations of liquid density. Methods for making accurate determinations of density from in-tank
measurements are presented in ISO 18213-6.
Taken together, the six parts of ISO 18213 provide a comprehensive state-of-the-art methodology that
addresses all the factors known to significantly affect the uncertainty of volume determinations obtained by
means of a tank calibration equation. This methodology can be used to produce high-quality calibrations for
tanks from which very precise volume determinations are required, such as key input and output
accountability tanks. For various reasons (inadequate instrumentation, lack of time or other resources), it
might not be possible for an operator to meet all the prescribed conditions set forth herein, even for key
accountability tanks. Moreover, it is typically not necessary for the operator to meet these conditions for all the
tanks in a facility. Under these circumstances, this part of ISO 18213 provides a starting framework from
which to develop a suitable “reduced” calibration model for each tank.
The first step for any calibration is to establish appropriate uncertainty limits for the resulting volume
determinations. Next, each potentially significant factor is evaluated relative to its effect on calibration results,
and specifically for its contribution to the total uncertainty of volume determinations (see
ISO 18213-3:—, Annex D). A reduced model is obtained by ignoring factors found to have a negligible effect
on total uncertainty in subsequent calculations pertaining to that calibration [possibly by fixing them at suitable
constant values; see either ISO 18213-4:—, Annex A (slow bubbling) or ISO 18213-5:—, Annex A (fast
bubbling) for examples]. Other factors are, of course, retained. Thus, for a key accountability tank for which
very precise volume measurements are required, a suitable model retains (nearly) all potentially significant
factors in subsequent standardization and uncertainty calculat
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18213-1
Première édition
2007-11-15
Technologie du combustible nucléaire —
Étalonnage et détermination du volume
de cuve pour la comptabilité des matières
nucléaires —
Partie 1:
Aperçu général de la procédure
Nuclear fuel technology — Tank calibration and volume determination
for nuclear materials accountancy —
Part 1: Procedural overview
Numéro de référence
©
ISO 2007
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Principes physiques impliqués . 1
3 Modèle d'étalonnage . 2
4 Équipement nécessaire. 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Cuve et systèmes de mesure . 3
4.3 Circuit cuve-étalon. 6
4.4 Liquide d'étalonnage . 8
4.5 Logiciel d'étalonnage . 8
5 Procédure type d'étalonnage de cuve . 9
5.1 Procédure d'étalonnage . 9
5.2 Notes relatives aux procédures . 10
6 Planification des opérations d'étalonnage et de préétalonnage . 10
6.1 Plan d'étalonnage . 10
6.2 Conditions de mesure et analyse préliminaire d'erreur . 11
6.3 La cuve et ses systèmes de support et de mesure. 11
6.4 Matériel d'étalonnage (cuve-étalon). 13
6.5 Conditions opérationnelles de référence.14
6.6 Acquisition des données et analyse. 16
6.7 Plan d'étalonnage . 18
7 Détermination du volume. 19
7.1 Aperçu général. 19
7.2 Étapes de détermination de la hauteur de liquide. 19
7.3 Étapes de détermination du volume. 21
7.4 Estimation des incertitudes. 21
7.5 Dernière note sur le volume de pied de cuve . 22
Bibliographie . 23
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 18213-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 5,
Technologie du combustible nucléaire.
L'ISO 18213 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Technologie du combustible
nucléaire — Étalonnage et détermination du volume de cuve pour la comptabilité des matières nucléaires:
⎯ Partie 1: Aperçu général de la procédure
⎯ Partie 2: Normalisation des données pour l'étalonnage de cuve
⎯ Partie 3: Méthodes statistiques
⎯ Partie 4: Détermination précise de la hauteur de liquide dans une cuve bilan équipée de cannes de
bullage, bullage lent
⎯ Partie 5: Détermination précise de la hauteur de liquide dans une cuve bilan équipée de cannes de
bullage, bullage rapide
⎯ Partie 6: Détermination précise de la masse volumique d'un liquide dans une cuve bilan équipée de
cannes de bullage
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
Introduction
L'ISO 18213 porte sur l'acquisition, la normalisation, l'analyse et l'exploitation des données d'étalonnage
permettant de déterminer les volumes de liquides dans les cuves de procédé, pour des besoins de
comptabilité des matières nucléaires. La présente partie de l'ISO 18213 est complémentaire des autres
parties, comprenant l'ISO 18213-2 (normalisation des données), l'ISO 18213-3 (méthodes statistiques),
l'ISO 13213-4 (bullage lent), l'ISO 18213-5 (bullage rapide) et l'ISO 18213-6 (détermination de la masse
volumique en cuve).
Les mesures précises de volume sont l'un des éléments fondamentaux de tout système de mesure pour la
gestion et la comptabilité dans une installation qui traite ou stocke des matières nucléaires à l'état liquide. En
principe, les mesures volumétriques sont déterminées à l'aide d'une équation d'étalonnage ou de mesure de
volume, qui relie la réponse d'un système de mesure de la cuve à une mesure indépendante de volume de la
cuve. L'ultime objectif de la procédure d'étalonnage est d'estimer l'équation de mesure de volume de cuve
(qui est l'inverse de l'équation d'étalonnage), qui relie le volume de la cuve à la réponse du système de
mesure. Les phases nécessaires à l'acquisition des données pour évaluer cette équation d'étalonnage ou de
mesure de volume sont décrites comme le processus d'étalonnage de cuve.
Les méthodes exposées dans la présente partie de l'ISO 18213 s'appliquent à des cuves équipées de
systèmes de canne de bullage pour mesurer la quantité de liquide. Avec un tel système, le gaz (air) est
introduit sous pression dans un tube plongeant (canne) immergé dans le liquide de la cuve. Les mesures de
la pression requise pour générer le bullage sont utilisées pour déterminer la hauteur de la colonne de liquide
dans la cuve, au-dessus de l'extrémité de la canne. Pendant l'étalonnage, les mesures de la hauteur de
liquide sont associées à une mesure quantitative indépendante d'une quantité déterminée de liquide
(d'étalonnage) dans la cuve, dont la masse volumique a été déterminée avec précision. Une estimation de
l'équation de mesure de volume, obtenue à partir de ces données, est utilisée par la suite pour déterminer les
volumes de liquide de procédé à partir des mesures de pression que ces liquides exercent à l'extrémité de la
canne de bullage.
La présente partie de l'ISO 18213 donne un aperçu général de la procédure d'étalonnage et de détermination
de volume, dont les phases principales sont présentées. Les étapes qui nécessitent un développement
ultérieur sont discutées plus en détail dans les autres parties de l'ISO 18213, citées ci-dessus.
Les données d'étalonnage et de mesure de volume de cuve sont sensibles aux variations des conditions de
mesure, et spécialement à celles de la température du liquide et de l'air. Par conséquent, ces données
doivent être normalisées suivant un ensemble fixe de conditions de référence pour réduire la variabilité et
garantir la comparabilité. La normalisation est indispensable chaque fois que les conditions de mesure
changent au cours d'une procédure d'étalonnage et, également, pour la comparaison ou la combinaison des
données provenant de plusieurs périodes d'étalonnage, au cours desquelles les conditions de mesure ne sont
pas constantes. Enfin, la normalisation est déterminante pour toutes les mesures de liquide utilisées pour
déterminer des volumes pour les besoins de comptabilité, car les conditions de mesure dans le procédé sont,
en général, très différentes de celles qui existent en cours d'étalonnage. Les étapes de normalisation des
données sont présentées dans l'ISO 18213-2.
L'une des phases essentielles de la procédure d'étalonnage et de mesure de volume est la détermination de
la hauteur d'une colonne de liquide au-dessus d'un certain point de référence, à partir d'une mesure de la
pression exercée par le liquide au niveau de l'extrémité de la canne immergée. Les procédures utilisées pour
déterminer avec précision ces hauteurs de liquide, à partir des mesures de pression, sont présentées
respectivement dans l'ISO 18213-4 et l'ISO 18213-5 pour des vitesses de bullage lentes et rapides.
Les méthodes statistiques employées pour (i) l'analyse de la cohérence d'un ensemble de résultats obtenus
pendant l'opération d'étalonnage, (ii) l'établissement de l'équation d'étalonnage de cuve à partir d'un
ensemble de données d'étalonnage et (iii) l'évaluation de l'incertitude du volume déterminé à partir de cette
équation sont présentées dans l'ISO 18213-3.
Pour les cuves équipées de deux cannes de bullage ou plus, il est possible d'appliquer les procédures de
l'ISO 18213 pour effectuer les mesures de pression (différentielle) pour chaque canne. Ces mesures peuvent
ensuite être utilisées pour la détermination très précise de la masse volumique du liquide dans la cuve. Les
méthodes permettant la mesure précise de la masse volumique des liquides dans les cuves sont décrites
dans l'ISO 18213-6.
Prises ensemble, les six parties de l'ISO 18213 fournissent une méthodologie complète et innovante traitant
tous les facteurs connus affectant significativement l'incertitude des déterminations de volume obtenues au
moyen d'une équation d'étalonnage de cuve. Cette méthodologie peut être utilisée pour fournir des
étalonnages de grande qualité pour des cuves où des mesures de volume très précises sont requises, telles
que les cuves de comptabilité clés d'entrée et de sortie. Pour diverses raisons (instrumentation inadaptée,
manque de temps ou d'autres moyens), il est possible qu'un opérateur ne puisse pas réunir toutes les
conditions prescrites dans l'ISO 18213, même pour des cuves de comptabilité clés. Cependant, il n'est
pratiquemen
...
Questions, Comments and Discussion
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