ISO 15647:2004
(Main)Nuclear energy - Isotopic analysis of uranium hexafluoride - Double-standard gas-source mass spectrometric method
Nuclear energy - Isotopic analysis of uranium hexafluoride - Double-standard gas-source mass spectrometric method
ISO 15647:2004 specifies a method of isotopic analysis of uranium hexafluoride (UF6) with 235U concentrations less than or equal to 5 % by mass and 234U and 236U concentration between 0,001 % by mass and 1,5 % by mass. The method is in routine use to determine conformance to UF6 specifications. ISO 15647:2004 is applicable if the mass spectrometer uses Faraday cups.
Energie nucléaire — Analyse isotopique de l'hexafluorure d'uranium — Méthode du double étalon pour la spectrométrie de masse avec source à gaz
L'ISO 15647:2004 spécifie une méthode pour l'analyse isotopique de l'hexafluorure d'uranium (UF6) dont la teneur en 235U est inférieure ou égale à 5 % en masse et les concentrations en 234U et 236U comprises entre 0,001 % en masse et 1,5 % en masse. La méthode est utilisée en routine pour vérifier la conformité du produit aux spécifications de l'UF6. L'ISO 15647:2004 est applicable si le spectromètre de masse utilise des cages de Faraday.
General Information
- Status
- Published
- Publication Date
- 09-Sep-2004
- Technical Committee
- ISO/TC 85/SC 5 - Nuclear installations, processes and technologies
- Drafting Committee
- ISO/TC 85/SC 5/WG 1 - Analytical methodology in the nuclear fuel cycle
- Current Stage
- 9093 - International Standard confirmed
- Start Date
- 04-Sep-2025
- Completion Date
- 13-Dec-2025
Relations
- Effective Date
- 06-Jun-2022
Overview
ISO 15647:2004 is an international standard developed by the International Organization for Standardization (ISO) that specifies a precise method for the isotopic analysis of uranium hexafluoride (UF6). This standard focuses on uranium hexafluoride samples containing uranium-235 at concentrations less than or equal to 5% by mass, with uranium-234 and uranium-236 concentrations ranging from 0.001% to 1.5% by mass. The standard outlines the double-standard gas-source mass spectrometric method, which utilizes Faraday cup collectors in a mass spectrometer to ensure highly accurate isotopic composition measurements.
This method is routinely applied in nuclear fuel enrichment facilities to verify compliance with product specifications, critical for nuclear fuel quality and safety. The standard ensures consistent, accurate determination of isotopic abundances directly from UF6 gas, applicable both for sample measurement and potential online measurements during production processes.
Key Topics
Scope and Application
ISO 15647:2004 applies specifically to uranium hexafluoride with low-enriched uranium content, providing a standardized approach for isotopic analysis focused on uranium isotopes ^234U, ^235U, and ^236U. The method is particularly relevant when using mass spectrometers equipped with Faraday cups.Double-Standard Methodology
The analytical procedure involves sequential measurements of two isotopic standards and the unknown sample. A calibration cycle includes measurements of a low and a high isotopic standard bracketing the sample’s ^235U concentration to minimize memory effects and improve precision.Mass Spectrometry Requirements
Mass spectrometers must feature:- A minimum mass resolution of 500 atomic mass units
- Four Faraday cup detectors tuned for masses 329, 330, 331, and 333 (corresponding to different UF6 isotopes)
- A vacuum system capable of maintaining pressures below 10^-7 Pa for optimal ionization and beam focusing
- Cryogenic traps to reduce contamination and ion memory effects
Sample Preparation
Samples must be handled in clean, contamination-free systems with rigorous vacuum conditions. Preparation includes degassing via nitrogen cooling and multiple pumping cycles to remove light elements and contaminants, ensuring accurate mass spectrometric results.Calculations and Corrections
The isotopic ratios are computed from ion intensities, applying mathematical corrections for memory effects, detector sensitivities, and calibration overlaps. The standard provides equations for translating isotopic ratios into mass percentages with high reproducibility.Accuracy and Quality Control
The method achieves accuracy levels of less than 0.1% relative for ^235U between 0.7 and 5% enrichment, and less than 5% relative for minor isotopes ^234U and ^236U. Over a decade of testing on multiple instruments confirms the robustness of the method.Reporting Requirements
Test reports must include sample identification, method reference, measurement results with units, noticed anomalies, and any deviations or optional procedures used.
Applications
ISO 15647:2004 is instrumental in:
Nuclear Fuel Enrichment Plants
Ensuring that uranium hexafluoride conforms to isotopic specifications for safe and efficient reactor fuel fabrication.Quality Assurance in Nuclear Materials
Providing a traceable, precise method to verify the isotopic composition of UF6, critical for regulatory compliance and international safeguards.On-line Process Monitoring
The technique’s adaptability to in-situ or at-line measurements enhances real-time process control in gaseous diffusion or centrifuge enrichment facilities.Nuclear Safeguards and Forensics
Enabling accurate isotopic ratio determination to detect illicit diversion or confirm material provenance.
Related Standards
ISO 9894: Nuclear Energy - Sub-sampling of Uranium Hexafluoride in the Liquid Phase
Complements ISO 15647 by addressing sample preparation for UF6 prior to isotopic analysis.ISO/IEC Directives, Part 2
Guidelines for writing and structuring ISO standards like ISO 15647.Standards from IRMM and NIST
Reference materials and isotopic standards from the Institute for Reference Materials and Measurements and the National Institute of Standards and Technology support calibration and validation procedures.
Keywords: ISO 15647:2004, uranium hexafluoride analysis, UF6 isotopic analysis, nuclear fuel enrichment, mass spectrometry, double-standard method, uranium isotope ratios, Faraday cups, uranium enrichment verification, nuclear energy standards.
ISO 15647:2004 - Nuclear energy — Isotopic analysis of uranium hexafluoride — Double-standard gas-source mass spectrometric method Released:9/10/2004
ISO 15647:2004 - Energie nucléaire — Analyse isotopique de l'hexafluorure d'uranium — Méthode du double étalon pour la spectrométrie de masse avec source à gaz Released:9/10/2004
Frequently Asked Questions
ISO 15647:2004 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Nuclear energy - Isotopic analysis of uranium hexafluoride - Double-standard gas-source mass spectrometric method". This standard covers: ISO 15647:2004 specifies a method of isotopic analysis of uranium hexafluoride (UF6) with 235U concentrations less than or equal to 5 % by mass and 234U and 236U concentration between 0,001 % by mass and 1,5 % by mass. The method is in routine use to determine conformance to UF6 specifications. ISO 15647:2004 is applicable if the mass spectrometer uses Faraday cups.
ISO 15647:2004 specifies a method of isotopic analysis of uranium hexafluoride (UF6) with 235U concentrations less than or equal to 5 % by mass and 234U and 236U concentration between 0,001 % by mass and 1,5 % by mass. The method is in routine use to determine conformance to UF6 specifications. ISO 15647:2004 is applicable if the mass spectrometer uses Faraday cups.
ISO 15647:2004 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 27.120.30 - Fissile materials and nuclear fuel technology. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 15647:2004 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 11990-2:2010. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15647
First edition
2004-09-01
Nuclear energy — Isotopic analysis of
uranium hexafluoride — Double-standard
gas-source mass spectrometric method
Énergie nucléaire — Analyse isotopique de l'hexafluorure d'uranium —
Méthode du double étalon pour la spectrométrie de masse avec source
à gaz
Reference number
©
ISO 2004
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Terms and definitions. 1
3 Principle . 1
4 Apparatus. 2
5 Procedure. 2
5.1 Calibration with isotopic standards . 2
5.2 Instrument description . 2
5.3 Sample preparation. 3
5.4 Reference material . 3
6 Calculation. 4
7 Accuracy . 5
8 Test report. 5
Bibliography . 6
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 15647 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5, Nuclear
fuel technology.
iv © ISO 2004 – All rights reserved
Introduction
Isotopic measurements of uranium isotopes are of great importance to the uranium enrichment facilities, not
only for an accurate determination of the U enrichment, but also for a determination of the minor isotopes
234 236
U and U.
This method describes the measurement of the isotopes directly from the process gas UF .
The method can be used for the measurement of samples, but also for on-line measurements.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15647:2004(E)
Nuclear energy — Isotopic analysis of uranium hexafluoride —
Double-standard gas-source mass spectrometric method
1 Scope
This International Standard specifies a method of isotopic analysis of uranium hexafluoride (UF ) with U
1) 234 236
concentrations less than or equal to 5 % by mass and U and U concentration between 0,001 % by
mass and 1,5 % by mass. The method is in routine use to determine conformance to UF specifications.
Uranium hexafluoride is a basic material to prepare nuclear reactor fuel. To be suitable for this purpose, the
material must meet criteria for isotopic composition.
This International Standard is applicable if the mass spectrometer uses Faraday cups.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definition apply.
2.1 mass resolving power
mass resolution
R
capability of a mass spectrometer to differentiate between masses, as defined by Equation (1):
ma×
R= (1)
∆×mb
where
a is the distance between the centres of peaks;
b is the peakwidth;
m is the mass;
∆m is the mass difference.
3 Principle
The unknown sample and two standards are introduced in sequence into the mass spectrometer. One
measuring cycle comprises measurements of standard 1, sample, standard 2 and sample in that order. The
concentration of U in the standards should not be more than 40 % above or below that of the sample. In
+
the mass spectrometer, UF ions of the various isotopes are focussed through a mass-resolving slit. The
234 235 236 238
result of a measurement is the mole ratio of the ions containing U, U and U to that of U. The final
result is the mean obtained from 100 measu
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15647
Première édition
2004-09-01
Énergie nucléaire — Analyse isotopique
de l'hexafluorure d'uranium — Méthode
du double étalon pour la spectrométrie
de masse avec source à gaz
Nuclear energy — Isotopic analysis of uranium hexafluoride — Double-
standard gas-source mass spectrometric method
Numéro de référence
©
ISO 2004
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Publié en Suisse
ii © ISO 2004 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Termes et définitions . 1
3 Principe de la méthode. 2
4 Appareillage. 2
5 Mise en œuvre . 2
5.1 Étalonnage avec des étalons isotopiques. 2
5.2 Description de l'appareillage . 2
5.3 Préparation des échantillons. 3
5.4 Matériaux de référence. 3
6 Calculs. 4
7 Exactitude . 5
8 Rapport d'essai . 5
Bibliographie . 6
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 15647 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 5,
Technologie du combustible nucléaire.
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
Introduction
La détermination de la composition isotopique de l'uranium est essentielle pour les usines d'enrichissement,
non seulement pour la détermination précise de l'enrichissement en U, mais aussi pour la détermination
234 236
des isotopes mineurs U et U.
Cette norme décrit la méthode de détermination des isotopes directement à partir du gaz de procédé UF .
Elle peut être utilisée pour des mesures sur des échantillons, et également pour des mesures en ligne.
NORME INTERNATIONALE ISO 15647:2004(F)
Énergie nucléaire — Analyse isotopique de l'hexafluorure
d'uranium — Méthode du double étalon pour la spectrométrie
de masse avec source à gaz
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour l'analyse isotopique de l'hexafluorure d'uranium
235 1) 234 236
(UF ) dont la teneur en U est inférieure ou égale à 5 % en masse et les concentrations en U et U
comprises entre 0,001 % en masse et 1,5 % en masse. La méthode est utilisée en routine pour vérifier la
conformité du produit aux spécifications de l'UF .
L'hexafluorure est une matière de base pour préparer les combustibles nucléaires. À cet effet la matière doit
être conforme aux critères de composition isotopique.
Cette Norme internationale est applicable si le spectromètre de masse utilise des cages de Faraday.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
pouvoir de résolution en masse
R
capacité d'un spectromètre de masse à distinguer des masses atomiques voisines, comme défini par
l'Équation 1
ma×
R= (1)
∆×mb
où
a est la distance entre les centres des pics;
b est la largeur de pic;
m est la masse;
∆m est la différence des masses
1) La valeur de 5 % n'est pas une limitation de la méthode, mais une limite généralement autorisée.
3 Principe de la méthode
L'échantillon inconnu et deux étalons sont introduits en séquence dans le spectromètre de masse. Un cycle
de mesurage comprend, dans l'ordre, les mesurages de l'étalon 1, de l'échantillon, de l'étalon 2 et de
l'échantillon. La concentration de U dans les étalons ne doit pas être supérieure ou inférieure d
...














Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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