Production des Radionucléides - Notes de Cours

Introduction à la Radioactivité

  • Définition : Phénomène physique lié à l'instabilité nucléaire où des atomes se désintègrent spontanément pour devenir plus stables, émettant des rayonnements ionisants.
  • Radioactivité Naturelle : Découverte par Henri Becquerel (1896) puis Marie et Pierre Curie (1897). Présente partout (rayons cosmiques, roches) avec une exposition moyenne de 2,4 mSv2,4\,mSv par an.
  • Radioactivité Artificielle : Découverte par Irène et Frédéric Joliot-Curie en 1934 (isotopes 30P^{30}P et 13N^{13}N).
  • Structure Atomique : Représentée par ZAX^A_ZX où AA est le nombre de nucléons et ZZ le numéro atomique (protons).
  • Isotopes : Même ZZ. Isobares : Même AA. Isotones : Même NN.
  • Décroissance : Régie par l'équation A(t)=A0⋅e−λtA(t) = A_0 \cdot e^{-\lambda t} avec λ=ln⁡(2)T\lambda = \frac{\ln(2)}{T}.

Types de Rayonnements et Médecine Nucléaire

  • Rayonnement α\alpha (24He++^4_2He^{++}) : Concerne les noyaux lourds. Utilisé en thérapie (223Ra^{223}Ra).
  • Rayonnement β−\beta^- : Transformation d'un neutron en proton. Utilisé en thérapie ($^{177}Lu,,^{90}Y,,^{131}I).\n- **Rayonnement \beta^+∗∗:Transformationd′unprotonenneutronaveceˊmissiond′unpositon(** : Transformation d'un proton en neutron avec émission d'un positon (+e).Utiliseˊpourl′imagerieTEP(). Utilisé pour l'imagerie TEP (^{18}F,,^{68}Ga).\n- **Rayonnement \gamma∗∗(** (\Upsilon):Deˊsexcitationpareˊmissiond′uneondeeˊlectromagneˊtique(photon).Utiliseˊenscintigraphie() : Désexcitation par émission d'une onde électromagnétique (photon). Utilisé en scintigraphie (^{99m}Tc,,^{123}I,,^{111}In).\n- **Médecine Nucléaire** : 80\,\%diagnosticetdiagnostic et20\,\% thérapie.\n\n# Production par Bombardement de Neutrons\n\n- **Principe** : Irradiation d'une cible par des neutrons (capture neutronique) dans un réacteur nucléaire.\n- **Fission de l'^{235}U∗∗:Sourcemajeurede** : Source majeure de^{99}Moetet^{131}I.\n- **Enrichissement** : L'uranium naturel (0,7\,\%d′d'^{235}U)doite^treenrichientre) doit être enrichi entre3\,\%etet5\,\%(qualiteˊcivile,(qualité civile,< 20\,\%) pour la production.\n- **Refroidissement** : Utilisation de l'eau comme écran protecteur contre les radiations.\n\n# Production par Bombardement de Particules Chargées\n\n- **Principe** : Accélération de protons, deutons ou hélions par des champs électromagnétiques dans un cyclotron (linéaire ou circulaire).\n- **Cyclotrons Médicaux** : Énergie de 10aˋà12\,MeV.Produisentdeseˊmetteurs. Produisent des émetteurs^{11}C,,^{15}O,,^{13}Netet^{18}F((^{18}O(p,n)^{18}F).\n- **Cyclotrons Industriels** : Énergie de 20aˋà70\,MeV((201Tl,,^{123}I,,^{111}In). Nécessitent des murs de protection en béton de plusieurs mètres.\n\n# Production par Générateurs\n\n- **Définition** : Système où un radionucléide père (période longue) produit un fils (période courte) récupéré par élution.\n- **Générateur ^{99}Mo/^{99m}Tc** : \n - ^{99}Mo((T = 66\,h) fixé sur colonne d'alumine.\n - Élution par NaCl\,0,9\,\%pourreˊcupeˊrerlepour récupérer le^{99m}TcO_4^-((T = 6\,h).\n - **Élution fractionnée** : Technique pour augmenter l'activité volumique en fin de vie du générateur.\n- **Générateur ^{68}Ge/^{68}Ga** :\n - ^{68}Ge((T = 270\,j) sur colonne d'oxyde de titane.\n - Élution par HCl\,0,1\,Mpourobtenirpour obtenir^{68}Ga((T = 68\,min).\n - Coût élevé (~72\,000\,€).\n- **Générateur ^{81}Rb/^{81m}Kr** :\n - ^{81m}Kr((T = 13\,s$$).
    • Élution par air pour scintigraphie pulmonaire de ventilation.