DÉPARTEMENT DE GÉNIE PHYSIQUE ÉCOLE POLYTECHNIQUE MONTRÉAL Réacteurs nucléaires et production durable de radioisotopes médicaux Cornelia Chilian Directrice, 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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

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 diagnostic Cornelia Chilian, 24 mai 2012

99Mo (99mTc) – production et distribution Réacteurs nucléaires NRU (Canada) HFR (Pays-Bas) BR2 (Belgique) SAFARI (Afrique du Sud) OSIRIS (France) Raffineries de 99Mo MDS NORDION (Canada) COVIDIEN (Pays-Bas) IRE (Belgique) NTP (Afrique du Sud) Producteurs de générateurs COVIDIEN (ÉU) COVIDIEN (Pays-Bas) LANTHEUS (ÉU) IBA CIS BIO (France) GE Healthcare (GB) Cornelia Chilian, 24 mai 2012

99Mo (99mTc) – production et distribution Réacteurs nucléaires 150 h irradiation 10 h sortir les cibles 4 h chargement 4 h transport vers raffinerie Raffineries de 99Mo 12 h extraction du 99Mo en vrac 12 h transport vers les producteurs 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

99Mo (99mTc) – production et distribution 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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Réacteurs nucléaires producteurs de 99Mo Pays En service Puissance Cibles % Production mondiale NRU Canada 1957 135 MW UHE 50% HFR Pays-Bas 1961 45 MW 30% BR2 Belgique 100 MW 3% SAFARI Afrique du Sud 1965 20 MW UHE-UFE OSIRIS France 1966 70 MW 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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Réacteurs nucléaires producteurs de 99Mo Pays En service Puissance Cibles OPAL Australie 2007 20 MW UFE FRM-2 Allemagne 2004 ETRR-2 Égypte 1997 22 MW HANARO Corée du Sud 1995 30 MW PARR-1 Pakistan 1991 10 MW GA Indonésie 1987 IRNE Roumanie 1980 14 MW RECH-1 Chili 1974 5 MW RA-3 Argentine 1968 MURR USA 1966 MARIA Pologne UHE JHR France 2015 100 MW PALLAS Pays-Bas 2018 45 MW MIPS 2020 3x200 kW Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Réacteurs nucléaires producteurs de 99Mo Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Réacteur SLOWPOKE, École Polytechnique Production de 99Mo avec le réacteur SLOWPOKE insignifiante infrastructure et gestion trop couteuse pour justifier l’investissement flux de neutrons volume puissance (moyenne 24h/5j) libre thermique SLOWPOKE 1 x 1011 n/cm2/s 0,3 L 20 kW NRU 1 x 1014 n/cm2/s 100 L 135 MW Cornelia Chilian, 24 mai 2012

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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Crise des isotopes de 2007 - 2008 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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Crise des isotopes de 2009 - 2010 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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

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 Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Production durable de radioisotopes médicaux par réacteur nucléaire Production durable de radioisotopes médicaux par réacteur nucléaire? Oui Mauvaise gestion de la production mondiale de radioisotopes? Peut-être Cornelia Chilian, 24 mai 2012

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) Cornelia Chilian, 24 mai 2012

Production soutenable de radioisotopes médicaux par réacteur nucléaire Production soutenable de radioisotopes médicaux par réacteur nucléaire? Oui Cornelia Chilian, 24 mai 2012