DÉPARTEMENT DE GÉNIE PHYSIQUE ÉCOLE POLYTECHNIQUE MONTRÉAL

RÉACTEURS NUCLÉAIRES ET PRODUCTION

DURABLE DE RADIOISOTOPES MÉDICAUX

CORNELIA CHILIANDirectrice, Laboratoire d’analyse par activation neutronique SLOWPOKE

DÉPARTEMENT DE GÉNIE PHYSIQUE

ÉCOLE POLYTECHNIQUE MONTRÉAL

Radioisotopes médicaux

Radiothérapie 60Co

Diagnostic 99mTc

10 000 hôpitaux dans le monde utilisent des radioisotopes

40 000 000 de procédures de radiodiagnostic par année

Cornelia Chilian, 24 mai 2012

99mTc – importance et utilisation

30 000 000 patients par année

imagerie de la thyroïde, problèmes de cœur, embolie pulmonaire,

cancers des os, fonctionnement des reins après un transplant,

fonctionnement du cerveau

15% d’augmentation de la demande mondiale de 99mTc dans les

prochaines 10 années à cause du vieillissement de la population


99mTc – importance et utilisation

99Mo 99mTc (demi-vie 66 h) (demi-vie 6 h, énergie du rayon gamma 140 keV)

demi-vie de résidence dans l’organisme de 6 h

faible dose de radiation au patient, entre 1 mSv et 55 mSv pour des

activités injectées de 20 MBq à 1100 MBq

images claires par la détection des rayons gamma suffisamment

énergétiques pour survivre l’atténuation

faible coût, rentable


99Mo (99mTc) par réacteur nucléaire

livraison de l’235U hautement enrichi à 93% (UHE)

production des cibles d’UHE avec gaine d’aluminium

irradiation des cibles dans un réacteur nucléaire

6% des fissions de l’235U produisent 99Mo

perçage des cibles afin de récupérer 133Xe et 131I

dissolution des cibles avec acide nitrique, HNO3

séparation radiochimique du 99Mo de tous les autres produits de fission

livraison du 99Mo en vrac vers les producteurs des générateurs

production de générateurs de 99mTc, (0,2 -100 GBq 99Mo)

livraison des générateurs (99Mo 6 days calibrated) aux hôpitaux

élution du 99mTc, afin de préparer la dose de diagnosticCornelia Chilian, 24 mai 2012

Raffineries de 99Mo

MDS NORDION (Canada)

COVIDIEN (Pays-Bas)

IRE (Belgique)

NTP (Afrique du Sud)

99Mo (99mTc) – production et distribution

Réacteurs nucléaires

NRU (Canada)

HFR (Pays-Bas)

BR2 (Belgique)

SAFARI (Afrique du Sud)

OSIRIS (France)

Producteurs de générateurs

COVIDIEN (ÉU)

COVIDIEN (Pays-Bas)

LANTHEUS (ÉU)

IBA CIS BIO (France)

GE Healthcare (GB)


Raffineries de 99Mo

12 h extraction du 99Mo en

vrac

12 h transport vers les

producteurs


Réacteurs nucléaires

150 h irradiation

10 h sortir les cibles

4 h chargement

4 h transport vers

raffinerie

Producteurs de générateurs

12 h production et

transport de générateurs

7 jours

800 Ci 99Mo

1 jours

500 Ci 99Mo

0,5 jours

120 Ci 99Mo Cornelia Chilian, 24 mai 2012



500 000 000 $ ventes en Amérique du Nord par année Un scan avec 99mTc coûte 200$

Un générateur de 99mTc coûte 20$

Le réacteur reçoit 2$ pour la production de 99Mo

Tous les réacteurs sont subventionnés par le gouvernement

Réacteurs nucléaires producteurs de 99Mo

Réacteur Pays En service Puissance Cibles % Production mondiale

NRU Canada 1957 135 MW UHE 50%

HFR Pays-Bas 1961 45 MW UHE 30%

BR2 Belgique 1961 100 MW UHE 3%

SAFARI Afrique du Sud

1965 20 MW UHE-UFE 3%

OSIRIS France 1966 70 MW UHE 3%

90% de toute la production mondiale de 99Mo est produite par 5 vieux réacteurs

Production de 99Mo basée sur des cibles en UHE – problématique pour la non-

prolifération nucléaire




Réacteur Pays En service Puissance Cibles

OPAL Australie 2007 20 MW UFE

FRM-2 Allemagne 2004 20 MW UFE

ETRR-2 Égypte 1997 22 MW UFE

HANARO Corée du Sud 1995 30 MW UFE

PARR-1 Pakistan 1991 10 MW UFE

GA Indonésie 1987 30 MW UFE

IRNE Roumanie 1980 14 MW UFE

RECH-1 Chili 1974 5 MW UFE

RA-3 Argentine 1968 5 MW UFE

MURR USA 1966 10 MW UFE

MARIA Pologne 1974 30 MW UHE

JHR France 2015 100 MW UFE

PALLAS Pays-Bas 2018 45 MW UFE

MIPS USA 2020 3x200 kW UFE



Réacteur SLOWPOKE, École Polytechnique


flux de neutrons volume puissance(moyenne 24h/5j) libre thermique

SLOWPOKE 1 x 1011 n/cm2/s 0,3 L 20 kWNRU 1 x 1014 n/cm2/s 100 L 135 MW

Production de 99Mo avec le réacteur SLOWPOKE

insignifiante

infrastructure et gestion trop couteuse pour

justifier l’investissement

Crise des isotopes de 2007 - 2008


18 novembre 2007 - la Commission Canadienne de Sûreté Nucléaire

(CCSN) décide de fermer le réacteur NRU pour des raisons de sûreté

nucléaire. Énergie Atomique Limitée Canada (ÉACL), en violation du permis

d’exploitation de NRU, a failli d’installer des démarreurs résistants aux

tremblements de terre sur les moteurs des deux pompes du système de

refroidissement du réacteur NRU.

450 000 patients en Amérique du Nord

sont affectés



12 décembre 2007 - le parlement canadien approuve une loi d’urgence et la

production redémarre le 16 décembre 2007

20 et 23 décembre 2007 - deux tremblements de terre de magnitude de 3,6

et 3,0 sur l’échelle Mercalli dans la région de Chalk River

15 janvier 2008 – le gouvernement fédéral conservateur congédie Linda

Keen la présidente de la CCSN

Crise de radioisotopes résolue avec le prix de: la séparation des pouvoirs, politique et judiciaire, dans un état démocratique

la réduction des standards de sûreté des réacteurs nucléaires



mi-mai 2009 – NRU est mis à l’arrêt en raison d’une fuite d’eau importante

ayant entraîné le rejet de tritium à travers le système de ventilation

au moment de l’arrêt, NRU produisait près de 40% de l'approvisionnement

mondial en isotopes médicaux

2009 – HFR de Pays-Bas mis à l’arrêt 6 mois pour des raisons de sûreté

2010 – HFR de Pays-Bas mis encore une fois à l’arrêt pour 6 mois à cause

d’une fuite dans le système primaire de refroidissement

2010 – la crise médicale nord-américaine est devenue politique lorsque la

ministre des Ressources naturelles, Lisa Raitt, a qualifié cet enjeu de «sexy»

17 août 2010 – NRU remis en service après 15 mois, la production des

radioisotopes reprend

Échec des réacteurs Maple, ÉACL Chalk River


arrêt définitif du NRU prévu pour 2005

permis d’exploitation de la CCSN du NRU expiré en octobre 2011

Maple 1, Maple 2, puissance thermique de 13MW

chacun peut produire 100% des besoins mondiaux de 99Mo

prêts en 2000

coût initial 140M$

2005 – le coût monte à 330M$

réacteur difficile à contrôler, coefficient de température positif

2008 – projet Maple abandonné


Production durable de radioisotopes médicaux

par réacteur nucléaire?

Oui

Mauvaise gestion de la production mondiale

de radioisotopes?

Peut-être

Production durable de radioisotopes médicaux par réacteur nucléaire


Techniques d’imagerie médicale robustes et efficaces

Production en grand volume, rentable

Bon contrôle du transport des cibles

Bonne gestion des déchets radioactifs

Production avec des cibles en 235U faiblement enrichies sans

problèmes de prolifération nucléaire

Meilleure solution au besoin croissant des scans pour une

population vieillissante (Europe ou Amérique de Nord) ou en plein

développement (Asie)


Production soutenable de radioisotopes

médicaux par réacteur nucléaire?

Oui

Documents

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