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Radio-isotopes mÉdicaux

Les radio-isotopes à usage médical se répartissent en deux grandes catégories : ceux destinés à des applications diagnostiques et ceux destinés à des applications thérapeutiques.
Les isotopes radioactifs utilisés en médecine nucléaire sont produits essentiellement de manière artificielle. Ils sont caractérisés par des périodes de décroissance radioactive souvent courtes (quelques minutes, heures ou jours), ce qui implique qu'ils doivent être produits "en continu" et en flux tendu.

La production de ces radio-isotopes s'inscrit dans une chaîne d'approvisionnement complexe dont le réacteur d'irradiation ou de recherche est l'un des acteurs.
Un des produits de fission de l'uranium 235 est très intéressant dans ce domaine, il s'agit du  molybdène 99 (99Mo). La production de molybdène 99 (99Mo) est un enjeu majeur pour la santé publique. En effet, son produit de désintégration, le technétium 99m (99mTc), est l'isotope le plus utilisé à des fins de diagnostic (examen par scintigraphie).

Des perturbations dans la chaîne d'approvisionnement de ces isotopes médicaux, qui ont une demi-vie courte de 66 heures pour 99Mo et 6 heures pour 99mTc, peuvent conduire à des annulations ou des retards d'examens dans les services de médecine nucléaire des hôpitaux où cet isotope est utilisé comme traceur (méthode SPECT).

Figure 1 : exemple d’utilisation du 99mTc

Malheureusement, la fiabilité d'approvisionnement de radio-isotopes médicaux a diminué au cours de la dernière décennie, en raison d’arrêts imprévus et étendus de certains réacteurs expérimentaux assurant leur production (réacteurs vieillissants dont quelques-uns ont plus de 50 ans). Ces arrêts ont créé des pénuries mondiales d'approvisionnement.

Le Réacteur Jules Horowitz (RJH) en cours de construction à Cadarache en France a donc pris en compte ce besoin majeur. Un de ces objectifs est d'assurer la production de radio-isotopes pour des applications médicales. Le RJH pourra couvrir notamment de 25 à 50 % des besoins européens en 99Mo/99mTc 18 mois après sa divergence et donc subvenir aux besoins de milliers de patients tous les jours. .

Les réponses du RJH aux recommandations du Groupe de Haut Niveau de l'AEN sur la sécurité de l'approvisionnement en radio-isotopes médicaux (HLG-MR).

Après les pénuries de 2009 - 2010 pendant lesquelles les réacteurs canadiens et néerlandais ont fait l'objet d'arrêts prolongés, de nombreuses initiatives ont été menées pour fournir des solutions pour la durabilité de la production des radio-isotopes. Parmi eux se trouve le Groupe de Haut Niveau sur la sécurité de l'approvisionnement en radio-isotopes médicaux (HLG-MR) de l'Agence de l'OCDE pour l'énergie nucléaire (AEN). Les efforts collectifs des membres et des parties prenantes en médecine nucléaire ont permis une évaluation exhaustive des domaines de vulnérabilité dans la chaîne d'approvisionnement et l'identification des questions qui doivent être abordées.

Le Groupe a suggéré une approche politique basée sur six principes :

Dans ce contexte particulier, les efforts sur chaque principe énoncé par l'AEN HLG-MR ont été entrepris dans le projet RJH pour sécuriser l'approvisionnement du 99Mo. La liste ci-dessous décrit les actions du projet RJH sur chaque sujet:

Les Dispositifs MOLFI (MOLybdène 99 de Fission)

Les dispositifs MOLFI (MOLybdène 99 de FIssion) sont destinés à irradier en réflecteur du Réacteur Jules HOROWITZ des cibles faiblement enrichies en 235U afin de produire du 99Mo, produit de fission de l' 235U. Quatre emplacements en réflecteur permettront d'accueillir les dispositifs MOLFI. Ces dispositifs sont associés à des Systèmes à Déplacement (SAD) afin de réaliser le chargement et le déchargement des cibles d’un dispositif, hors flux neutronique, alors que le réacteur reste en puissance. Le système à déplacement permet l'avance du dispositif chargé vers le caisson-cœur en position d'irradiation afin d’obtenir les performances neutroniques requises.

Le refroidissement des cibles MOLFI en irradiation est assuré par un circuit de refroidissement dédié, composé notamment de pompes de circulation, d'échangeurs et de pompes de sauvegarde (figure 2 ci-dessous). Le circuit de refroidissement est instrumenté, particulièrement en Pression, Débit et Température afin de suivre les paramètres de fonctionnement du circuit et d'être en mesure d'initier des actions de pilotage, de prévention ou de sauvegarde si nécessaire.

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Figure 2 : Schéma simplifié des parties en Piscine et à Terre des dispositifs MOLFI

Après l'étape d'irradiation, différents outillages permettront de gérer les cibles irradiées dans l'installation jusqu'à l'étape d'introduction dans l'emballage de transport. Les cibles irradiées pourront alors être transférées vers l'usine d'extraction du 99Mo afin de poursuivre le processus de production de radio-isotope à usage médical.

Depuis 2011, début du projet MOLFI, différentes étapes ont été réalisées :

En 2018, les principaux jalons du projet MOLFI sont :

Les études et réalisation des équipements des dispositifs MOLFI et des outillages associés se poursuivent avec pour objectif d'être en mesure de produire les premières cibles MOLFI irradiées dès que possible après la divergence du réacteur. Le RJH sera alors un acteur majeur dans la production européenne en 99Mo / 99mTc (de 25% à 50%) afin de sécuriser l'approvisionnement de ce radio-isotope à usage médical. La flexibilité de la capacité de production du RJH contribuera à limiter le risque de futures pénuries sur 50 ans.
De la même façon, le CEA sera également en mesure de développer les dispositifs et outillages nécessaires à la production d'autres radio-isotopes en support à la médecine nucléaire (usage diagnostic ou thérapie).

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