réacteurs nucléaires et production durable de radioisotopes médicaux
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RÉACTEURS NUCLÉAIRES ET PRODUCTION<br />
DURABLE DE RADIOISOTOPES MÉDICAUX<br />
CORNELIA CHILIAN<br />
Directrice, Laboratoire d’analyse par activation neutronique SLOWPOKE<br />
DÉPARTEMENT DE GÉNIE PHYSIQUE<br />
ÉCOLE POLYTECHNIQUE MONTRÉAL
Radioisotopes <strong>médicaux</strong><br />
Radiothérapie<br />
60<br />
Co<br />
Diagnostic<br />
99m<br />
Tc<br />
10 000 hôpitaux dans le mon<strong>de</strong> utilisent <strong>de</strong>s <strong>radioisotopes</strong><br />
40 000 000 <strong>de</strong> procédures <strong>de</strong> radiodiagnostic par année<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
99m<br />
Tc – importance <strong>et</strong> utilisation<br />
<br />
<br />
<br />
30 000 000 patients par année<br />
imagerie <strong>de</strong> la thyroï<strong>de</strong>, problèmes <strong>de</strong> cœur, embolie pulmonaire,<br />
cancers <strong>de</strong>s os, fonctionnement <strong>de</strong>s reins après un transplant,<br />
fonctionnement du cerveau<br />
15% d’augmentation <strong>de</strong> la <strong>de</strong>man<strong>de</strong> mondiale <strong>de</strong> 99m Tc dans les<br />
prochaines 10 années à cause du vieillissement <strong>de</strong> la population<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
99m<br />
Tc – importance <strong>et</strong> utilisation<br />
99<br />
Mo<br />
99m<br />
Tc<br />
(<strong>de</strong>mi-vie 66 h)<br />
(<strong>de</strong>mi-vie 6 h, énergie du rayon gamma 140 keV)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<strong>de</strong>mi-vie <strong>de</strong> rési<strong>de</strong>nce dans l’organisme <strong>de</strong> 6 h<br />
faible dose <strong>de</strong> radiation au patient, entre 1 mSv <strong>et</strong> 55 mSv pour <strong>de</strong>s<br />
activités injectées <strong>de</strong> 20 MBq à 1100 MBq<br />
images claires par la détection <strong>de</strong>s rayons gamma suffisamment<br />
énergétiques pour survivre l’atténuation<br />
faible coût, rentable<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
99<br />
Mo ( 99m Tc) par réacteur nucléaire<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
livraison <strong>de</strong> l’ 235 U hautement enrichi à 93% (UHE)<br />
<strong>production</strong> <strong>de</strong>s cibles d’UHE avec gaine d’aluminium<br />
irradiation <strong>de</strong>s cibles dans un réacteur nucléaire<br />
6% <strong>de</strong>s fissions <strong>de</strong> l’ 235 U produisent 99 Mo<br />
perçage <strong>de</strong>s cibles afin <strong>de</strong> récupérer 133 Xe <strong>et</strong> 131 I<br />
dissolution <strong>de</strong>s cibles avec aci<strong>de</strong> nitrique, HNO 3<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
séparation radiochimique du 99 Mo <strong>de</strong> tous les autres produits <strong>de</strong> fission<br />
livraison du 99 Mo en vrac vers les producteurs <strong>de</strong>s générateurs<br />
<strong>production</strong> <strong>de</strong> générateurs <strong>de</strong> 99m Tc, (0,2 -100 GBq 99 Mo)<br />
livraison <strong>de</strong>s générateurs ( 99 Mo 6 days calibrated) aux hôpitaux<br />
élution du 99m Tc, afin <strong>de</strong> préparer la dose <strong>de</strong> diagnostic<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
99<br />
Mo ( 99m Tc) – <strong>production</strong> <strong>et</strong> distribution<br />
Réacteurs <strong>nucléaires</strong><br />
Raffineries <strong>de</strong> 99 Mo<br />
Producteurs <strong>de</strong> générateurs<br />
<br />
NRU (Canada)<br />
<br />
MDS NORDION (Canada)<br />
<br />
COVIDIEN (ÉU)<br />
<br />
HFR (Pays-Bas)<br />
<br />
COVIDIEN (Pays-Bas)<br />
<br />
COVIDIEN (Pays-Bas)<br />
<br />
BR2 (Belgique)<br />
<br />
IRE (Belgique)<br />
<br />
LANTHEUS (ÉU)<br />
<br />
SAFARI (Afrique du Sud)<br />
<br />
NTP (Afrique du Sud)<br />
<br />
IBA CIS BIO (France)<br />
<br />
OSIRIS (France)<br />
<br />
GE Healthcare (GB)<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
99<br />
Mo ( 99m Tc) – <strong>production</strong> <strong>et</strong> distribution<br />
Réacteurs <strong>nucléaires</strong><br />
Raffineries <strong>de</strong> 99 Mo<br />
Producteurs <strong>de</strong> générateurs<br />
<br />
150 h irradiation<br />
<br />
12 h extraction du 99 Mo en<br />
<br />
12 h <strong>production</strong> <strong>et</strong><br />
<br />
10 h sortir les cibles<br />
vrac<br />
transport <strong>de</strong> générateurs<br />
<br />
<br />
4 h chargement<br />
4 h transport vers<br />
<br />
12 h transport vers les<br />
producteurs<br />
raffinerie<br />
7 jours<br />
800 Ci 99 Mo<br />
1 jours<br />
500 Ci 99 Mo<br />
0,5 jours<br />
120 Ci 99 Mo<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
99<br />
Mo ( 99m Tc) – <strong>production</strong> <strong>et</strong> distribution<br />
500 000 000 $ ventes en Amérique du Nord par année<br />
Un scan avec 99m Tc coûte 200$<br />
Un générateur <strong>de</strong> 99m Tc coûte 20$<br />
Le réacteur reçoit 2$ pour la <strong>production</strong> <strong>de</strong> 99 Mo<br />
Tous les <strong>réacteurs</strong> sont subventionnés par le gouvernement<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Réacteurs <strong>nucléaires</strong> producteurs <strong>de</strong> 99 Mo<br />
Réacteur Pays En service Puissance Cibles % Production<br />
mondiale<br />
NRU Canada 1957 135 MW UHE 50%<br />
HFR Pays-Bas 1961 45 MW UHE 30%<br />
BR2 Belgique 1961 100 MW UHE 3%<br />
SAFARI<br />
Afrique du<br />
Sud<br />
1965 20 MW UHE-UFE 3%<br />
OSIRIS France 1966 70 MW UHE 3%<br />
<br />
<br />
90% <strong>de</strong> toute la <strong>production</strong> mondiale <strong>de</strong> 99 Mo est produite par 5 vieux <strong>réacteurs</strong><br />
Production <strong>de</strong> 99 Mo basée sur <strong>de</strong>s cibles en UHE – problématique pour la nonprolifération<br />
nucléaire<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Réacteurs <strong>nucléaires</strong> producteurs <strong>de</strong> 99 Mo<br />
Réacteur Pays En service Puissance Cibles<br />
OPAL Australie 2007 20 MW UFE<br />
FRM-2 Allemagne 2004 20 MW UFE<br />
ETRR-2 Égypte 1997 22 MW UFE<br />
HANARO Corée du Sud 1995 30 MW UFE<br />
PARR-1 Pakistan 1991 10 MW UFE<br />
GA Indonésie 1987 30 MW UFE<br />
IRNE Roumanie 1980 14 MW UFE<br />
RECH-1 Chili 1974 5 MW UFE<br />
RA-3 Argentine 1968 5 MW UFE<br />
MURR USA 1966 10 MW UFE<br />
MARIA Pologne 1974 30 MW UHE<br />
JHR France 2015 100 MW UFE<br />
PALLAS Pays-Bas 2018 45 MW UFE<br />
MIPS USA 2020 3x200 kW UFE<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Réacteurs <strong>nucléaires</strong> producteurs <strong>de</strong> 99 Mo<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Réacteur SLOWPOKE, École Polytechnique<br />
Production <strong>de</strong> 99 Mo avec le réacteur SLOWPOKE<br />
<br />
<br />
insignifiante<br />
infrastructure <strong>et</strong> gestion trop couteuse pour<br />
justifier l’investissement<br />
flux <strong>de</strong> neutrons volume puissance<br />
(moyenne 24h/5j) libre thermique<br />
SLOWPOKE 1 x 10 11 n/cm 2 /s 0,3 L 20 kW<br />
NRU 1 x 10 14 n/cm 2 /s 100 L 135 MW<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Crise <strong>de</strong>s isotopes <strong>de</strong> 2007 - 2008<br />
<br />
18 novembre 2007 - la Commission Canadienne <strong>de</strong> Sûr<strong>et</strong>é Nucléaire<br />
(CCSN) déci<strong>de</strong> <strong>de</strong> fermer le réacteur NRU pour <strong>de</strong>s raisons <strong>de</strong> sûr<strong>et</strong>é<br />
nucléaire. Énergie Atomique Limitée Canada (ÉACL), en violation du permis<br />
d’exploitation <strong>de</strong> NRU, a failli d’installer <strong>de</strong>s démarreurs résistants aux<br />
tremblements <strong>de</strong> terre sur les moteurs <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux pompes du système <strong>de</strong><br />
refroidissement du réacteur NRU.<br />
450 000 patients en Amérique du Nord<br />
sont affectés<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Crise <strong>de</strong>s isotopes <strong>de</strong> 2007 - 2008<br />
<br />
12 décembre 2007 - le parlement canadien approuve une loi d’urgence <strong>et</strong> la<br />
<strong>production</strong> redémarre le 16 décembre 2007<br />
20 <strong>et</strong> 23 décembre 2007 - <strong>de</strong>ux tremblements <strong>de</strong> terre <strong>de</strong> magnitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> 3,6<br />
<strong>et</strong> 3,0 sur l’échelle Mercalli dans la région <strong>de</strong> Chalk River<br />
<br />
15 janvier 2008 – le gouvernement fédéral conservateur congédie Linda<br />
Keen la prési<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> la CCSN<br />
Crise <strong>de</strong> <strong>radioisotopes</strong> résolue avec le prix <strong>de</strong>:<br />
<br />
<br />
la séparation <strong>de</strong>s pouvoirs, politique <strong>et</strong> judiciaire, dans un état démocratique<br />
la réduction <strong>de</strong>s standards <strong>de</strong> sûr<strong>et</strong>é <strong>de</strong>s <strong>réacteurs</strong> <strong>nucléaires</strong><br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Crise <strong>de</strong>s isotopes <strong>de</strong> 2009 - 2010<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
mi-mai 2009 – NRU est mis à l’arrêt en raison d’une fuite d’eau importante<br />
ayant entraîné le rej<strong>et</strong> <strong>de</strong> tritium à travers le système <strong>de</strong> ventilation<br />
au moment <strong>de</strong> l’arrêt, NRU produisait près <strong>de</strong> 40% <strong>de</strong> l'approvisionnement<br />
mondial en isotopes <strong>médicaux</strong><br />
2009 – HFR <strong>de</strong> Pays-Bas mis à l’arrêt 6 mois pour <strong>de</strong>s raisons <strong>de</strong> sûr<strong>et</strong>é<br />
2010 – HFR <strong>de</strong> Pays-Bas mis encore une fois à l’arrêt pour 6 mois à cause<br />
d’une fuite dans le système primaire <strong>de</strong> refroidissement<br />
2010 – la crise médicale nord-américaine est <strong>de</strong>venue politique lorsque la<br />
ministre <strong>de</strong>s Ressources naturelles, Lisa Raitt, a qualifié c<strong>et</strong> enjeu <strong>de</strong> «sexy»<br />
17 août 2010 – NRU remis en service après 15 mois, la <strong>production</strong> <strong>de</strong>s<br />
<strong>radioisotopes</strong> reprend<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Échec <strong>de</strong>s <strong>réacteurs</strong> Maple, ÉACL Chalk River<br />
arrêt définitif du NRU prévu pour 2005<br />
permis d’exploitation <strong>de</strong> la CCSN du NRU expiré en octobre 2011<br />
<br />
<br />
Maple 1, Maple 2, puissance thermique <strong>de</strong> 13MW<br />
chacun peut produire 100% <strong>de</strong>s besoins mondiaux <strong>de</strong> 99 Mo<br />
prêts en 2000<br />
coût initial 140M$<br />
2005 – le coût monte à 330M$<br />
<br />
<br />
réacteur difficile à contrôler, coefficient <strong>de</strong> température positif<br />
2008 – proj<strong>et</strong> Maple abandonné<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Production <strong>durable</strong> <strong>de</strong> <strong>radioisotopes</strong> <strong>médicaux</strong><br />
par réacteur nucléaire?<br />
Oui<br />
Mauvaise gestion <strong>de</strong> la <strong>production</strong> mondiale<br />
<strong>de</strong> <strong>radioisotopes</strong>?<br />
Peut-être<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Production <strong>durable</strong> <strong>de</strong> <strong>radioisotopes</strong> <strong>médicaux</strong><br />
par réacteur nucléaire<br />
Techniques d’imagerie médicale robustes <strong>et</strong> efficaces<br />
Production en grand volume, rentable<br />
Bon contrôle du transport <strong>de</strong>s cibles<br />
Bonne gestion <strong>de</strong>s déch<strong>et</strong>s radioactifs<br />
Production avec <strong>de</strong>s cibles en 235 U faiblement enrichies sans<br />
problèmes <strong>de</strong> prolifération nucléaire<br />
Meilleure solution au besoin croissant <strong>de</strong>s scans pour une<br />
population vieillissante (Europe ou Amérique <strong>de</strong> Nord) ou en plein<br />
développement (Asie)<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
Production soutenable <strong>de</strong> <strong>radioisotopes</strong><br />
<strong>médicaux</strong> par réacteur nucléaire?<br />
Oui<br />
Cornelia Chilian, 24 mai 2012
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