CA2851126A1 - Procede et installation pour la production d'un radioisotope - Google Patents
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Abstract
On présente un procédé de production d'un radioisotope comprenant une irradiation d'un volume de fluide précurseur de radioisotope contenu dans une cellule hermétique d'une cible à l'aide d'un faisceau de particules d'un courant donné qui est produit par un accélérateur de particules. La cible est refroidie et on mesure la pression interne dans la cellule hermétique. Lors de l'irradiation on laisse librement s'établir la pression interne (P) dans la cellule hermétique. On interrompt l'irradiation ou on réduit son intensité, lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance défini en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation. Ces paramètres comprennent par exemple, pour une cible, un faisceau de particules et un fluide précurseur de radioisotope donnés: le degré de remplissage de la cellule hermétique, la puissance de refroidissement de la cible donnée et le courant de faisceau (I). On présente aussi une installation pour la mise en uvre du procédé.
Description
2 PCT/EP2012/070013 Procédé et installation pour la production d'un radioisotope Domaine technique [0001] La présente invention concerne un procédé de production d'un radioisotope et une installation pour la mise en uvre de ce procédé.
Etat de la technique [0002] En médecine nucléaire, la tomographie à émission de positrons est une technique d'imagerie nécessitant des radio-isotopes émetteurs de positrons ou des molécules marquées par ces mêmes radio-isotopes. Le radioisotope 18F est un des radioisotopes les plus couramment utilisés. D'autres radioisotopes couramment utilisés sont : 13N ; 150 ; et C. Le radioisotope 18F possède un temps de demi-vie de 109,6 min et peut ainsi être acheminé vers d'autres sites que son site de production.
Etat de la technique [0002] En médecine nucléaire, la tomographie à émission de positrons est une technique d'imagerie nécessitant des radio-isotopes émetteurs de positrons ou des molécules marquées par ces mêmes radio-isotopes. Le radioisotope 18F est un des radioisotopes les plus couramment utilisés. D'autres radioisotopes couramment utilisés sont : 13N ; 150 ; et C. Le radioisotope 18F possède un temps de demi-vie de 109,6 min et peut ainsi être acheminé vers d'autres sites que son site de production.
[0003] Le 18F est le plus souvent produit sous sa forme ionique. Il est obtenu par le bombardement de protons accélérés sur une cible comprenant de l'eau enrichie en 180.
De nombreuses cibles ont été développées, toutes ayant pour même but de produire du 18F en un temps réduit avec le meilleur rendement. Généralement, un dispositif de production de radio-isotopes comprend un accélérateur de protons et une cible refroidie par un dispositif de refroidissement. Cette cible comprend une cavité fermée hermétiquement par une fenêtre d'irradiation pour constituer une cellule hermétique à l'intérieur de laquelle est inclus un précurseur de radio-isotope sous forme liquide ou gazeuse.
De nombreuses cibles ont été développées, toutes ayant pour même but de produire du 18F en un temps réduit avec le meilleur rendement. Généralement, un dispositif de production de radio-isotopes comprend un accélérateur de protons et une cible refroidie par un dispositif de refroidissement. Cette cible comprend une cavité fermée hermétiquement par une fenêtre d'irradiation pour constituer une cellule hermétique à l'intérieur de laquelle est inclus un précurseur de radio-isotope sous forme liquide ou gazeuse.
[0004] Généralement, l'énergie du faisceau de protons dirigé sur la cible est de l'ordre de quelques MeV à une vingtaine de MeV. Une telle énergie de faisceau provoque un échauffement de la cible ainsi qu'une vaporisation du liquide contenant le précurseur de radio-isotope. Vu que la phase vapeur a un pouvoir d'arrêt moins élevé, une plus grande quantité de particules du faisceau d'irradiation traversent la cellule hermétique sans être absorbées par le précurseur de radio-isotope, ce qui diminue non seulement le rendement de production de radioisotopes, mais échauffe aussi davantage la cible. Ce phénomène bien connu est couramment appelé
tunneling effect .
tunneling effect .
[0005] Il est connu de réduire l'importance du tunneling effect à l'aide d'un système de pressurisation de la cellule hermétique, comme par exemple décrit dans les documents W02010007174. Un tel système pressurise la cellule hermétique de la cible avec un gaz inerte, de sorte à
augmenter la température d'évaporation du liquide précurseur à l'intérieur de la cellule hermétique. Cette solution a cependant le désavantage de devoir travailler avec une pression plus élevée dans la cellule hermétique de la cible, ce qui nécessite une cible conçue pour résister à des pressions plus élevées. Une telle cible a pour désavantage d'avoir une paroi de plus grande épaisseur par rapport aux cibles traditionnelles. Elle nécessite par conséquent une énergie de faisceau relativement élevée pour irradier le précurseur de radioisotope.
augmenter la température d'évaporation du liquide précurseur à l'intérieur de la cellule hermétique. Cette solution a cependant le désavantage de devoir travailler avec une pression plus élevée dans la cellule hermétique de la cible, ce qui nécessite une cible conçue pour résister à des pressions plus élevées. Une telle cible a pour désavantage d'avoir une paroi de plus grande épaisseur par rapport aux cibles traditionnelles. Elle nécessite par conséquent une énergie de faisceau relativement élevée pour irradier le précurseur de radioisotope.
[0006] Le document JP2009103611 décrit un dispositif de production de radioisotopes comprenant un système de pressurisation de la cellule hermétique apte à maintenir une pression interne constante à l'intérieur de la cellule hermétique. Pour éviter une rupture de la fenêtre d'irradiation suite à un accroissement de pression, le document JP 2009103611 propose d'équiper la cellule hermétique d'une vanne de contrôle permettant une décharge contrôlée de fluide précurseur de radioisotope si la pression dans la cellule hermétique dépasse une valeur seuil. Cette solution a notamment le désavantage de causer la perte du volume de fluide précurseur de radioisotope contenu dans la cellule hermétique. Or, certains fluides précurseurs de radioisotopes peuvent être très chers, de sorte qu'il faut à
tout prix éviter des décharges intempestives. Pour éviter des décharges intempestives, il faut que la pression de travail dans la cellule hermétique de la cible soit substantiellement inférieure à la pression de décharge.
tout prix éviter des décharges intempestives. Pour éviter des décharges intempestives, il faut que la pression de travail dans la cellule hermétique de la cible soit substantiellement inférieure à la pression de décharge.
[0007] Lorsqu'une cible destinée à la production de radioisotopes est journellement irradiée par un faisceau de protons pendant plusieurs heures, certaines zones de la cible peuvent se fragiliser au cours du temps. L'échauffement de la cellule d'irradiation peut ainsi endommager les joints assurant l'étanchéité de la cavité fermée par la fenêtre d'irradiation, causant des fuites. Des fuites peuvent également apparaître au niveau de la fenêtre d'irradiation.
D'autre part, l'irradiation de la cible produit des radiations secondaires susceptibles d'endommager des pièces avoisinantes, comme par exemple des conduits, des vannes ou un capteur de pression équipant la cible, causant également des fuites. Or, si le dispositif de pressurisation susmentionné a pour avantage de maintenir le fluide précurseur de radio-isotope dans un état condensé ou semi-condensé, d'éventuelles fuites dans la cellule d'irradiation et/ou un mauvais remplissage de la cible du par exemple à une vanne défectueuse, ne peuvent pas être détectées à temps. En effet, si le dispositif de surveillance de la pression interne dans la cellule hermétique enregistre une diminution de cette pression, le dispositif de pressurisation va normalement injecter du gaz inerte dans la cible pour ré-augmenter sa pression interne. Il sera aussi noté que des impuretés résultant d'un lavage de la cible suivi d'un mauvais séchage peuvent également causer une surpression, qui risque d'être masquée par le dispositif de pressurisation susmentionné.
D'autre part, l'irradiation de la cible produit des radiations secondaires susceptibles d'endommager des pièces avoisinantes, comme par exemple des conduits, des vannes ou un capteur de pression équipant la cible, causant également des fuites. Or, si le dispositif de pressurisation susmentionné a pour avantage de maintenir le fluide précurseur de radio-isotope dans un état condensé ou semi-condensé, d'éventuelles fuites dans la cellule d'irradiation et/ou un mauvais remplissage de la cible du par exemple à une vanne défectueuse, ne peuvent pas être détectées à temps. En effet, si le dispositif de surveillance de la pression interne dans la cellule hermétique enregistre une diminution de cette pression, le dispositif de pressurisation va normalement injecter du gaz inerte dans la cible pour ré-augmenter sa pression interne. Il sera aussi noté que des impuretés résultant d'un lavage de la cible suivi d'un mauvais séchage peuvent également causer une surpression, qui risque d'être masquée par le dispositif de pressurisation susmentionné.
[0008] Lorsque l'on irradie une cible qui n'est pas suffisamment remplie, outre les mauvais rendements de radioisotopes obtenus, certaines parties de la cible peuvent s'échauffer rapidement à cause du tunneling effect jusqu'à déformer la cible, les joints assurant l'étanchéité
ou la fenêtre d'irradiation. Des fuites peuvent apparaitre sans être détectées à temps à cause du système de pressurisation qui ré-augmente la pression interne de la cible suite à la variation de pression.
ou la fenêtre d'irradiation. Des fuites peuvent apparaitre sans être détectées à temps à cause du système de pressurisation qui ré-augmente la pression interne de la cible suite à la variation de pression.
[0009] Plus le degré de remplissage de la cellule hermétique avec le fluide précurseur de radioisotope est élevé, plus la pression interne dans la cellule hermétique augmente lors de l'irradiation. Or, si la pression interne dans la cellule hermétique dépasse un certain seuil, ceci peut provoquer une rupture de la fenêtre d'irradiation, entraînant des conséquences extrêmement néfastes.
[0010] Il faut dès lors aussi bien éviter une rupture de la fenêtre d'irradiation suite à un accroissement de pression que détecter à temps des problèmes de fuites ou de remplissage inadéquat.
Exposé de l'invention
Exposé de l'invention
[0011] Un objectif de la présente invention est, dans la production de radioisotopes, de détecter à temps des problèmes de fuites ou de mauvais remplissage d'une cible et d'éviter une détérioration de la cible soit par ledit tunneling effect soit par un accroissement excessif de pression.
[0012] Cet objectif est atteint par le procédé décrit dans les revendications 1 et suivantes ou l'installation décrite dans les revendications 10 et suivantes.
[0013] Plus précisément, un procédé selon l'invention comprend les étapes connues en soi constituées par une irradiation d'un volume de fluide précurseur de radioisotope contenu dans une cellule hermétique d'une cible, ceci à
l'aide d'un faisceau de particules d'un courant donné, qui est produit par un accélérateur de particules. La cible est refroidie, et on mesure de la pression interne dans la cellule hermétique. Selon un aspect de l'invention, on laisse la pression interne (P) librement s'établir dans la cellule hermétique pendant l'irradiation, sans essayer de la contrôler par une injection d'un gaz de pressurisation et/ou une vanne de dépressurisation, et on interrompt l'irradiation ou on réduit son intensité, lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance, qui est défini en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation. De tels paramètres comprennent, pour une cible et un fluide précurseur de radioisotope donnés, notamment le degré de remplissage de la cellule hermétique, la puissance de refroidissement de la cible et le courant de faisceau (I).
l'aide d'un faisceau de particules d'un courant donné, qui est produit par un accélérateur de particules. La cible est refroidie, et on mesure de la pression interne dans la cellule hermétique. Selon un aspect de l'invention, on laisse la pression interne (P) librement s'établir dans la cellule hermétique pendant l'irradiation, sans essayer de la contrôler par une injection d'un gaz de pressurisation et/ou une vanne de dépressurisation, et on interrompt l'irradiation ou on réduit son intensité, lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance, qui est défini en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation. De tels paramètres comprennent, pour une cible et un fluide précurseur de radioisotope donnés, notamment le degré de remplissage de la cellule hermétique, la puissance de refroidissement de la cible et le courant de faisceau (I).
[0014] Par cette façon de procéder, lorsque la pression tombe en-dessous de la limite inférieure du premier intervalle de tolérance, on interrompt l'irradiation ou on réduit son intensité de manière à éviter une surchauffe de la cible. Cette limite inférieure correspond à un écart trop important par rapport à une pression interne optimale déterminée pour une cellule hermétique contenant un volume donné de fluide précurseur de radioisotopes et irradiée par un courant de faisceau donné.
[0015] Lorsque la pression dépasse la limite supérieure du premier intervalle de tolérance on interrompt l'irradiation ou on réduit son intensité de manière à éviter aussi une rupture de la fenêtre d'irradiation due à un accroissement excessif de la pression dans la cellule hermétique. Cette limite supérieure peut en effet être définie de façon-à-ce qu'elle représente une sécurité suffisante par rapport à la pression de rupture de la fenêtre d'irradiation.
[0016] Il sera apprécié que cette façon de procéder ne nécessite aucune injection d'un gaz de pressurisation, qui augmenterait la pression totale dans la cellule hermétique, c'est-à-dire la pression nominale pour laquelle la cible doit être conçue, et risquerait aussi de masquer des fuites. Elle ne nécessite pas non plus une dépressurisation par une décharge causant une perte de fluide de précurseur de radioisotope coûteux.
[0017] Pour interrompre l'irradiation ou réduire son intensité, on agit normalement directement sur l'accélérateur de particules. On peut cependant aussi agir sur le faisceau de particules (par exemple en déviant le faisceau ou en intercalant un obstacle sur son chemin), soit sur la cible (par exemple en l'écartant de la trajectoire du faisceau de particules).
[0018] De façon préférée, on détermine, par exemple expérimentalement ou à l'aide d'un modèle mathématique, une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) dans la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour une cible donnée, un volume donné d'un fluide précurseur de radioisotope donné et une puissance de refroidissement donnée de la cible. Le premier intervalle de tolérance présente alors une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies pour le courant de faisceau donné (I) sur base de la courbe P = f(I). La limite inférieure de pression interne est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence entre 5% à 20%
inférieure, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné (I). La limite supérieure de pression interne est une pression comprise entre la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné (I) et une valeur de pression nominale (Pmax) de la cellule hermétique. Cette valeur de pression nominale (Pmax) étant censée représenter la valeur de pression maximale pour laquelle la cellule hermétique est garantie.
inférieure, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné (I). La limite supérieure de pression interne est une pression comprise entre la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné (I) et une valeur de pression nominale (Pmax) de la cellule hermétique. Cette valeur de pression nominale (Pmax) étant censée représenter la valeur de pression maximale pour laquelle la cellule hermétique est garantie.
[0019] La limite supérieure de pression interne du premier intervalle de tolérance est avantageusement inférieure d'au moins 20% par rapport à la valeur de pression nominale (Pmax) de la cellule hermétique. Ceci procure normalement une sécurité suffisante contre une rupture de la fenêtre d'irradiation.
[0020] De façon préférée, la limite supérieure de pression interne du premier intervalle de tolérance est entre 5 et 10 bars plus élevée que la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné (I) et est de surcroît plafonnée à une valeur de pression (P2) inférieure d'une valeur de X bar à la valeur de pression nominale (Pmax) de ladite cellule hermétique. Cette façon de procéder permet de détecter un mauvais remplissage de la cellule hermétique ou d'éventuelles impuretés provenant du lavage de la cellule et d'éviter ainsi une montée trop rapide de la pression à haute valeur de courant de faisceau..
[0021] Un dispositif de contrôle déclenche avantageusement une alarme lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique sort d'un deuxième intervalle de tolérance déterminé pour ledit courant de faisceau (I) donné, un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible, ce deuxième intervalle de tolérance étant inclus dans le premier intervalle de tolérance. L'opérateur est ainsi averti que l'évolution de la pression dans la cellule hermétique risque de provoquer prochainement une interruption de l'irradiation, et il peut éventuellement encore prévenir cette interruption automatique.
[0022] Le second intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, fixées sur base de la courbe P = f(I), mentionnée plus haut. La limite inférieure de pression interne du second intervalle de tolérance est fixée de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence d'au moins 2%, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant cependant supérieure à la limite inférieure de pression interne du premier intervalle de tolérance. La limite supérieure de pression interne du second intervalle de tolérance est fixée de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant inférieure à la limite supérieure de pression interne du premier intervalle de tolérance.
[0023] Lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique dépasse une limite supérieure de pression interne qui est fixée de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, mais inférieure à la limite supérieure de pression interne du premier intervalle de tolérance, on diminue avantageusement le courant de faisceau.
De cette façon on peut éventuellement encore prévenir une interruption de l'irradiation.
De cette façon on peut éventuellement encore prévenir une interruption de l'irradiation.
[0024] Le degré de remplissage de la cellule hermétique est avantageusement optimisé de façon à obtenir un rendement de production de radioisotopes élevé.
[0025] Le précurseur de radioisotope est avantageusement un précurseur de mc, 13N, 150 ou 8F.
[0026] On présente aussi une installation pour la mise en uvre du procédé décrit. Cette installation comprend une cible avec une cellule hermétique apte à contenir un volume de fluide précurseur, cette cellule hermétique étant garantie pour résister à une pression nominale (Pmax), un accélérateur de particules apte à produire et à diriger un faisceau de particules accélérées d'un courant donné (I) sur la cible, un système de surveillance de la pression interne de la cellule hermétique, et un dispositif de contrôle programmé pour interrompre le faisceau de particules ou réduire son intensité lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance déterminé en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation.
[0027] Le dispositif de contrôle est avantageusement programmé pour déclencher une alarme lorsque la pression interne de la cellule hermétique se situe en dehors d'un second intervalle compris dans ledit premier intervalle de tolérance.
[0028] Le dispositif de contrôle peut aussi être avantageusement programmé pour causer une diminution du de l'intensité du courant de faisceau lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique dépasse une limite supérieure de pression interne.
[0029] Dans une exécution préférée, le dispositif de contrôle est programmé avec une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) de la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible ; cette courbe P =
f(I) étant utilisée par ledit dispositif de contrôle pour déterminer ledit premier intervalle de tolérance en fonction du courant de faisceau (I).
Brève description des dessins
f(I) étant utilisée par ledit dispositif de contrôle pour déterminer ledit premier intervalle de tolérance en fonction du courant de faisceau (I).
Brève description des dessins
[0030] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée de différents modes de réalisation de l'invention, qui sont décrits ci-après, à
titre d'illustration, en se référant aux dessins en annexe, dans lesquels :
Fig. 1 est un schéma d'une installation de production de radioisotopes selon la présente invention ;
Fig. 2 est un graphique montrant une courbe expérimentale P =f(I), représentant l'évolution de la pression interne en fonction du courant de faisceau (I), et des courbes d'intervalles de tolérance de pression interne, ceci pour une cible de géométrie donnée, une puissance de refroidissement donnée et un volume de précurseur de radioisotope donné.
Description de modes de réalisation de l'invention
titre d'illustration, en se référant aux dessins en annexe, dans lesquels :
Fig. 1 est un schéma d'une installation de production de radioisotopes selon la présente invention ;
Fig. 2 est un graphique montrant une courbe expérimentale P =f(I), représentant l'évolution de la pression interne en fonction du courant de faisceau (I), et des courbes d'intervalles de tolérance de pression interne, ceci pour une cible de géométrie donnée, une puissance de refroidissement donnée et un volume de précurseur de radioisotope donné.
Description de modes de réalisation de l'invention
[0031] Un mode d'exécution non limitatif d'une installation 10 de production de radioisotopes selon la présente invention est illustré sur base du schéma de la Fig. 1. Cette installation 10 comprend une cible, globalement identifiée par le signe de référence 12. Cette cible 12 comprend une cellule hermétique 14 renfermant un volume de fluide précurseur de radioisotope. Elle est équipée, de façon connue en soi, d'un circuit de refroidissement 16.
[0032] L'installation 10 comprend en outre un accélérateur de particules 18 apte à produire un faisceau 20 de particules accélérées, qui est dirigé sur la cible 12 pour irradier le précurseur de radioisotope dans la cellule hermétique 14. Le faisceau 20 entre dans la cellule hermétique 14 par une fenêtre d'irradiation 22 d'une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines de micromètres. La pression interne maximale que peut supporter la cible 12 dépend en particulier de l'épaisseur de cette fenêtre d'irradiation. On appelle pression nominale (Pmax) de la cible 12, la pression interne maximale dans la cellule hermétique 14 garantie par le producteur de la cible. Aussi longtemps que la pression interne dans la cellule hermétique 14 reste inférieure à la pression nominale (Pmax), le producteur de la cible garantit que la fenêtre d'irradiation 22 résiste à la pression. Cette pression nominale (Pmax) est bien entendu fonction de la géométrie de la cellule hermétique 14.
[0033] Le signe de référence 24 repère une représentation schématique d'un capteur de pression, qui mesure de la pression interne dans la cellule hermétique 14. Un signal représentatif de cette pression mesurée est transmise, par exemple à travers un bus de données 26, à un dispositif de contrôle 28. Sur base de ce signal de pression, le dispositif de contrôle 28 surveille la pression dans la cellule hermétique 14 de façon continue ou quasi-continue.
[0034] L'installation 10 comprend avantageusement une vanne 30 à plusieurs voies, qui permet de faire communiquer la cellule hermétique 14 avec différents équipements auxiliaires. Un premier port A de cette vanne 30 est par exemple connecté à une vanne à trois voies 32, elle-même connectée à un réservoir 34 contenant le précurseur de radioisotope et à un dispositif de pipetage 36, comme par exemple une seringue. Un second port B est connecté à un premier port de la cellule hermétique 14 par un conduit 38 destiné au remplissage et à la vidange de la cellule hermétique 14. Un troisième port C est connecté à un récipient 40, destiné à recevoir le produit irradié lorsque l'irradiation est terminée. Un quatrième port D est connecté
à un récipient de trop-plein 42 destiné à la récolte du fluide excédentaire introduit dans la cellule hermétique 14.
Un cinquième port E est connecté à un second port de la cellule hermétique 14, par un conduit 44. Ce conduit 44 qui sert à l'évacuation du fluide excédentaire introduit dans la cellule hermétique 14, respectivement à l'introduction d'un gaz de gaz de purge dans la cellule hermétique 14. Ce gaz de purge est contenu dans un réservoir 46, connecté à un sixième port F.
à un récipient de trop-plein 42 destiné à la récolte du fluide excédentaire introduit dans la cellule hermétique 14.
Un cinquième port E est connecté à un second port de la cellule hermétique 14, par un conduit 44. Ce conduit 44 qui sert à l'évacuation du fluide excédentaire introduit dans la cellule hermétique 14, respectivement à l'introduction d'un gaz de gaz de purge dans la cellule hermétique 14. Ce gaz de purge est contenu dans un réservoir 46, connecté à un sixième port F.
[0035] Le système de contrôle 12 contrôle les différentes vannes 30, 32, le dispositif de pipetage 36, le dispositif de refroidissement 16, le débit de la bombonne de gaz de purge et l'accélérateur de particules 18. Lors du remplissage de la cellule hermétique 14, la vanne 30 connecte le port A avec le port B et le port D avec le port E. La vanne à trois voies 32 connecte le réservoir 34 contenant le précurseur de radioisotope avec le dispositif de pipetage 36 qui prélève une quantité de fluide comprenant le précurseur de radioisotope. La vanne à trois voies 32 connecte ensuite le dispositif de pipetage 36 avec le port A de la vanne 30. Le dispositif de pipetage 36 peut maintenant injecter le fluide contenant le précurseur de radioisotope dans la cellule hermétique 14, l'éventuel liquide excédentaire étant évacué
vers le récipient de trop-plein 42. Lorsque la cellule hermétique 14 est remplie, la vanne 30 ferme tous les ports, et l'accélérateur 18 produit le faisceau irradiant la cible 12. Lorsque l'irradiation de la cible 12 est terminée, la vanne 30 connecte le port F avec le port E, et le port B avec le port C, de sorte que le gaz de purge soit injecté dans la cellule hermétique 14, et le fluide irradié soit évacué de la cible 12 pour être ensuite récolté dans le récipient de produit irradié 40.
vers le récipient de trop-plein 42. Lorsque la cellule hermétique 14 est remplie, la vanne 30 ferme tous les ports, et l'accélérateur 18 produit le faisceau irradiant la cible 12. Lorsque l'irradiation de la cible 12 est terminée, la vanne 30 connecte le port F avec le port E, et le port B avec le port C, de sorte que le gaz de purge soit injecté dans la cellule hermétique 14, et le fluide irradié soit évacué de la cible 12 pour être ensuite récolté dans le récipient de produit irradié 40.
[0036] Il sera noté que pendant l'opération d'irradiation de la cible 12, on laisse librement s'établir la pression interne (P) dans la cellule hermétique 14. Ceci signifie qu'on n'a pas besoin de dispositif pour régler la pression interne dans la cellule hermétique 14, sur base d'un système pressurisation à l'aide d'un gaz de pressurisation et d'un système de dépressurisation à l'aide d'une vanne de purge.
[0037] La pression interne (P) dans la cellule hermétique 14 est mesurée par le capteur de pression 24 et surveillée par le dispositif de contrôle 28. Lorsque la pression interne (P), sort d'un premier intervalle de tolérance défini, le contrôleur 28 interrompt simplement l'irradiation de la cible 12 ou réduit son intensité. Il sera noté que, pour une cible 12 donnée, ce premier intervalle de tolérance est défini de façon spécifique pour le courant I du faisceau 20, le volume V de fluide précurseur de radioisotope contenu dans la cellule hermétique 14 et la puissance de refroidissement de la cible 12. (Normalement, la puissance de refroidissement est gardée constante.)
[0038] Le système de contrôle 12 est par conséquent programmé pour interrompre l'irradiation de la cible 12, lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique 14 sort d'un premier intervalle de tolérance défini. Il est par ailleurs avantageusement programmé pour déclencher une alarme préalableõ et/ou réduire l'intensité d'irradiation, lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique 14 sort d'un deuxième intervalle de tolérance fixé, qui est inclus dans le premier intervalle de tolérance.
[0039] Une définition avantageuse de ces intervalles de tolérance est maintenant décrite en se référant à la Fig. 2, qui montre notamment une courbe expérimentale P = f(I), représentant l'évolution de la pression interne (P) dans la cellule hermétique 14 en fonction du courant de faisceau (I), ceci pour une cible 12 donnée, un certain volume de liquide précurseur de radioisotope dans la cellule hermétique 14 et une certaine puissance de refroidissement de la cible 12.
L'exemple de courbe P = f(I) représenté sur la Fig. 2 a par exemple été déterminé pour une cellule hermétique 14 de géométrie donnée, d'un volume de 3,5 ml, remplie avec un volume de fluide précurseur de radioisotope de 2,5 ml. Pour enregistrer cette courbe P = f(I), on a augmenté
graduellement le courant de faisceau, en mesurant la pression interne de la cible à l'aide du capteur de pression 24. Ces mesures ont été effectuées jusqu'à atteindre la valeur de pression nominale (Pmax) garantie pour la cible 12 pour un courant faisceau I d'environ 60 pA. Pendant toute les mesures, le débit de liquide de refroidissement a été gardé
sensiblement constant, de même que la température d'entrée du liquide de refroidissement dans la cible 12.
L'exemple de courbe P = f(I) représenté sur la Fig. 2 a par exemple été déterminé pour une cellule hermétique 14 de géométrie donnée, d'un volume de 3,5 ml, remplie avec un volume de fluide précurseur de radioisotope de 2,5 ml. Pour enregistrer cette courbe P = f(I), on a augmenté
graduellement le courant de faisceau, en mesurant la pression interne de la cible à l'aide du capteur de pression 24. Ces mesures ont été effectuées jusqu'à atteindre la valeur de pression nominale (Pmax) garantie pour la cible 12 pour un courant faisceau I d'environ 60 pA. Pendant toute les mesures, le débit de liquide de refroidissement a été gardé
sensiblement constant, de même que la température d'entrée du liquide de refroidissement dans la cible 12.
[0040] Il sera noté que la courbe P = f(I) représentée sur la Fig. 2 ne constitue pas une limitation de l'invention. En effet, la courbe P = f(I) varie en fonction de la qualité du faisceau produit par l'accélérateur, de la géométrie de la cible, de la puissance de refroidissement, du volume et de la nature liquide précurseur de radioisotope. La courbe P = f(I) peut également être déterminée théoriquement par simulation, en tenant compte des paramètres du faisceau, du volume de fluide précurseur de radioisotope, de la puissance du système de refroidissement et de la géométrie de la cible 1, des caractéristiques du liquide précurseur de radioisotope.
[0041] Le premier intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, toutes les deux définies pour ledit courant de faisceau donné (I) sur base de la courbe P = f(I). La limite inférieure de pression interne est définie de façon-à-ce qu'elle soit de préférence entre 5% à 20% inférieure à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné (I). Sur la Fig. 2, la courbe f(I) = P-(0,2*P) représente par exemple le cas d'une limite inférieure de pression interne définie de façon-à-ce qu'elle soit 20% inférieure à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour un courant de faisceau donné (I). La limite supérieure de pression interne est une pression comprise entre la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau donné et une valeur de pression nominale (Pmax) de la cellule hermétique. Elle est avantageusement entre 5 et 10 bars plus élevée que la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour un courant de faisceau donné (I), et est plafonnée à une valeur de
42 PCT/EP2012/070013 pression (P2) inférieure à la valeur de pression nominale (Pmax) de la cellule hermétique 14. La courbe f(I) = P+5 sur la Fig. 2 représente par exemple le cas d'une limite supérieure de pression interne fixée de façon-à-ce qu'elle soit 5 bar plus élevée que la pression déduite de la courbe P
= f(I) pour un courant de faisceau donné (I). Sur la Fig. 2, la limite supérieure de pression interne est de préférence limitée vers le haut à un valeur P2 = 30 bar, ce qui représente 75% de la pression nominale Pmax, qui est égale à
40 bar.
[0042] Le second intervalle de pression est compris dans le premier intervalle de tolérance se situe également autour de la courbe f(I) = P. La limite inférieure de pression interne du second intervalle de tolérance est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence d'au moins 2%, à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant supérieure à la limite inférieure de pression interne du premier intervalle de tolérance. La limite supérieure de pression interne du second intervalle de tolérance est déterminée de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant inférieure à la limite supérieure de pression interne du premier intervalle de tolérance.
= f(I) pour un courant de faisceau donné (I). Sur la Fig. 2, la limite supérieure de pression interne est de préférence limitée vers le haut à un valeur P2 = 30 bar, ce qui représente 75% de la pression nominale Pmax, qui est égale à
40 bar.
[0042] Le second intervalle de pression est compris dans le premier intervalle de tolérance se situe également autour de la courbe f(I) = P. La limite inférieure de pression interne du second intervalle de tolérance est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence d'au moins 2%, à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant supérieure à la limite inférieure de pression interne du premier intervalle de tolérance. La limite supérieure de pression interne du second intervalle de tolérance est déterminée de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de la courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant inférieure à la limite supérieure de pression interne du premier intervalle de tolérance.
[0043] Un exemple de second intervalle de tolérance est également illustré sur la Fig. 2. La limite inférieure de pression interne est représentée par la courbe f(I) = P-0,1*P) et la limite supérieure de pression interne est représentée par la courbe f(I) = P+2.
[0044] Le dispositif de contrôle 12, qui contrôle également l'intensité du courant de faisceau, est avantageusement programmé pour causer une diminution du de l'intensité du courant de faisceau lorsque la pression interne (P) dans la cellule hermétique 14 dépasse une limite supérieure de pression interne. Cette limite supérieure est alors définie de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, mais inférieure à la limite supérieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance.
[0045] Pour optimiser le procédé, on peut notamment jouer sur le degré de remplissage de la cellule hermétique 14. En effet, afin d'optimiser le rendement de production de radioisotopes, il est utile d'optimiser le degré de remplissage de la cellule hermétique. En connaissant la valeur de la pression nominale (Pmax) de la cellule hermétique, tout en mesurant la pression interne de la cellule hermétique, on irradie pendant une période définie (par exemple deux heures), pour différents volumes de fluide précurseur de radioisotopes, la cible avec un courant de faisceau I de telle sorte à ne pas dépasser la pression nominale (Pmax). On calcule alors le rendement de radioisotopes produit pour chacun des volumes. On établit une courbe du rendement de production de radioisotopes en fonction du degré de remplissage de la cellule qui en pratique montre un rendement constant au-dessus d'un degré de remplissage critique et une forte chute de rendement en dessous de ce même degré de remplissage critique . Afin de minimiser les contraintes de pression dans la cible, tout en minimisant le tunneling effect , on se fixe un degré de remplissage de la cellule hermétique correspondant à ce degré
de remplissage critique ou à un degré de remplissage légèrement supérieur, et on établit soit expérimentalement, soit théoriquement la courbe de la pression P en fonction du courant de faisceau I pour ce degré de remplissage de la cellule hermétique.
de remplissage critique ou à un degré de remplissage légèrement supérieur, et on établit soit expérimentalement, soit théoriquement la courbe de la pression P en fonction du courant de faisceau I pour ce degré de remplissage de la cellule hermétique.
[0046] Reste à noter que l'installation et le procédé
décrits sont particulièrement adaptés pour produire des radioisotopes tels que nc, 13N, 150 ou 8F.
Liste des signes de référence installation de 32 vanne à trois voies production de 34 réservoir contenant le radioisotopes précurseur de 12 cible radioisotope 14 cellule hermétique 36 dispositif de pipetage 16 circuit de 38 conduit refroidissement 40 récipient destiné à
18 accélérateur de recevoir le produit particules irradié
faisceau de particules 42 récipient de trop-22 fenêtre d'irradiation plein 24 capteur de pression 44 conduit 26 bus de données 46 réservoir avec gaz de 28 dispositif de contrôle purge vanne à plusieurs voies
décrits sont particulièrement adaptés pour produire des radioisotopes tels que nc, 13N, 150 ou 8F.
Liste des signes de référence installation de 32 vanne à trois voies production de 34 réservoir contenant le radioisotopes précurseur de 12 cible radioisotope 14 cellule hermétique 36 dispositif de pipetage 16 circuit de 38 conduit refroidissement 40 récipient destiné à
18 accélérateur de recevoir le produit particules irradié
faisceau de particules 42 récipient de trop-22 fenêtre d'irradiation plein 24 capteur de pression 44 conduit 26 bus de données 46 réservoir avec gaz de 28 dispositif de contrôle purge vanne à plusieurs voies
Claims (13)
1. Procédé de production d'un radioisotope comprenant:
une irradiation d'un volume de fluide précurseur de radioisotope contenu dans une cellule hermétique d'une cible à l'aide d'un faisceau de particules d'un courant donné qui est produit par un accélérateur de particules ;
un refroidissement de ladite cible ; et une mesure de la pression interne dans ladite cellule hermétique ;
caractérisé en ce que l'on laisse librement s'établir la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique pendant ladite irradiation;
et l'on interrompt ladite irradiation ou réduit son intensité, lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance déterminé en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation, lesdits paramètres comprenant pour une cible, un faisceau de particules et un fluide précurseur de radioisotope donnés, le degré de remplissage de ladite cellule hermétique, la puissance de refroidissement de la cible et le courant de faisceau (I).
une irradiation d'un volume de fluide précurseur de radioisotope contenu dans une cellule hermétique d'une cible à l'aide d'un faisceau de particules d'un courant donné qui est produit par un accélérateur de particules ;
un refroidissement de ladite cible ; et une mesure de la pression interne dans ladite cellule hermétique ;
caractérisé en ce que l'on laisse librement s'établir la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique pendant ladite irradiation;
et l'on interrompt ladite irradiation ou réduit son intensité, lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance déterminé en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation, lesdits paramètres comprenant pour une cible, un faisceau de particules et un fluide précurseur de radioisotope donnés, le degré de remplissage de ladite cellule hermétique, la puissance de refroidissement de la cible et le courant de faisceau (I).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel :
l'on détermine une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) de la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible ;
ledit premier intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies pour ledit courant de faisceau donné
(I) sur base de ladite courbe P = f(I);
ladite limite inférieure de pression interne est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence entre 5% à 20% inférieure, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour ledit courant de faisceau donné (I) ; et ladite limite supérieure de pression interne est une pression comprise entre la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour ledit courant de faisceau donné et une valeur de pression nominale (Pmax) de ladite cellule hermétique, ladite valeur de pression nominale (Pmax) étant censée représenter la valeur de pression maximale pour laquelle ladite cellule hermétique est garantie.
l'on détermine une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) de la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible ;
ledit premier intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies pour ledit courant de faisceau donné
(I) sur base de ladite courbe P = f(I);
ladite limite inférieure de pression interne est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence entre 5% à 20% inférieure, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour ledit courant de faisceau donné (I) ; et ladite limite supérieure de pression interne est une pression comprise entre la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour ledit courant de faisceau donné et une valeur de pression nominale (Pmax) de ladite cellule hermétique, ladite valeur de pression nominale (Pmax) étant censée représenter la valeur de pression maximale pour laquelle ladite cellule hermétique est garantie.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite limite supérieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance est inférieure d'au moins 20% par rapport à ladite valeur de pression nominale (Pmax) de ladite cellule hermétique.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ladite limite supérieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance est entre 5 et 10 bars plus élevée que la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour ledit courant de faisceau donné (I) et est plafonnée à une valeur de pression (P2) inférieure à
ladite valeur de pression nominale (Pmax) de ladite cellule hermétique.
ladite valeur de pression nominale (Pmax) de ladite cellule hermétique.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un dispositif de contrôle déclenche une alarme lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique sort d'un deuxième intervalle de tolérance défini en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation, ledit deuxième intervalle de tolérance étant inclus dans ledit premier intervalle de tolérance.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel :
l'on détermine une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) de la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible ;
ledit premier intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies pour ledit courant de faisceau donné
(I) sur base de ladite courbe P = f(I);
ledit second intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies sur base de ladite courbe P = f(I);
ladite limite inférieure de pression interne dudit second intervalle de tolérance est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence d'au moins 2%, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant supérieure à ladite limite inférieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance; et ladite limite supérieure de pression interne dudit second intervalle de tolérance est définie de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant inférieure à ladite limite supérieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance.
l'on détermine une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) de la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible ;
ledit premier intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies pour ledit courant de faisceau donné
(I) sur base de ladite courbe P = f(I);
ledit second intervalle de tolérance présente une limite inférieure de pression et une limite supérieure de pression, définies sur base de ladite courbe P = f(I);
ladite limite inférieure de pression interne dudit second intervalle de tolérance est définie de façon-à-ce qu'elle soit inférieure, de préférence d'au moins 2%, à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant supérieure à ladite limite inférieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance; et ladite limite supérieure de pression interne dudit second intervalle de tolérance est définie de façon-à-ce qu'elle soit supérieure à la valeur de pression déduite de ladite courbe P = f(I) pour le courant de faisceau (I) donné, tout en restant inférieure à ladite limite supérieure de pression interne dudit premier intervalle de tolérance.
7. Procédé l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique dépasse une limite supérieure de pression interne fixée à l'intérieur dudit premier intervalle de tolérance, l'on diminue le courant de faisceau.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on optimise expérimentalement le degré de remplissage de la cellule hermétique pour une plage de courants de faisceau envisagés.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit précurseur de radioisotope est un précurseur de 11C, 13N, 15O ou 18F .
10. Installation pour la mise en uvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant :
une cible avec une cellule hermétique apte à contenir un volume de fluide précurseur, ladite cellule hermétique étant garantie pour résister à une pression nominale (Pmax) ;
un accélérateur de particules apte à produire et à diriger un faisceau de particules accélérées d'un courant donné
(I) sur ladite cible ;
un système de surveillance de la pression interne de ladite cellule hermétique ;
caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de contrôle programmé pour interrompre ledit faisceau de particules lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance déterminé en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation.
une cible avec une cellule hermétique apte à contenir un volume de fluide précurseur, ladite cellule hermétique étant garantie pour résister à une pression nominale (Pmax) ;
un accélérateur de particules apte à produire et à diriger un faisceau de particules accélérées d'un courant donné
(I) sur ladite cible ;
un système de surveillance de la pression interne de ladite cellule hermétique ;
caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de contrôle programmé pour interrompre ledit faisceau de particules lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique sort d'un premier intervalle de tolérance déterminé en fonction de différents paramètres ayant une influence sur l'évolution de la pression interne dans la cellule hermétique lors de l'irradiation.
11. Installation selon la revendication 10, dans laquelle ledit dispositif de contrôle est programmé pour déclencher une alarme lorsque la pression interne de ladite cellule hermétique se situe en dehors d'un second intervalle compris dans ledit premier intervalle de tolérance.
12. Installation selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle ledit dispositif de contrôle est programmé pour causer une diminution de l'intensité du courant de faisceau lorsque la pression interne (P) dans ladite cellule hermétique dépasse une limite supérieure de pression interne comprise dans ledit second intervalle.
13. Installation selon l'une quelconque des revendications à 12, dans laquelle ledit dispositif de contrôle est programmé avec une courbe P = f(I), fournissant la pression interne (P) de la cellule hermétique pour différents courants de faisceau (I), ceci pour un volume donné de fluide précurseur de radioisotope et une puissance de refroidissement donnée de ladite cible, ladite courbe P = f(I) étant utilisée par ledit dispositif de contrôle pour définir ledit premier intervalle de tolérance en fonction du courant de faisceau (I).
Applications Claiming Priority (3)
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| PCT/EP2012/070013 WO2013064342A1 (fr) | 2011-10-10 | 2012-10-10 | Procédé et installation pour la production d'un radioisotope |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20170919 |