Brevet FR2020082A1 — publié le 19700710

La présente invention se rapporte à un procédé. et å un appareil pour préparer la radionucléide 131I par irradiation dè l'oxy- de de tellure. Cette invention présente un intérêt, particulièrement mais non exclusivement, pour la production de solutions de 131I de forte activité spécifique. Le produit obtenu trouve des applications dans le domaine de la radiothérapeutioue et de la diagnose et dans les traceurs radioactifs. En se :exportant à la technique antérieure, on constate que le 131I a été fabriqué par irradiation du bioxyde de tellure (Te02). On trouvera des exemples représentatifs de la technique antérieure dans un travail intitulé : "A New Method for Production of Radioactive Dodine - 131", par Kjell Taugbl et Knout Samsahl, JEIER Report NO 34, 1954, publié par le "Joint Establishment for Nuclear Energy Research of Norway" et dans "A New Method for the Production of Iodine - 131", par C.C. Evans et J. Stevenson, R.C.C./ R.R., publié par le Radiochemical Centre (United lingdom Atomic Energy Authority).Toutefois, dans ces procédés déjà connus, on utilisait du TeO2 en poudre comme produit servant de cible et on récupérait le 131I en chauffant la poudre en-dessous du point de fusion du TeO2. On envisage dans la présente invention d'utiliser des barreaux fondus de bioxyde de tellure purifié, ce qui donne une meilleure utilisation du volume dtirradiation dont on dispose, en raison du poids spécifique par nature plus élevé, du Tex2. De plus, on réalise l'extraction du 131I au-dessus du point de fusion du TeO2, ce qui procure une récupération bien plus rapide et de bien meilleur rendement. Ces différences avec la technique anterieure conduisent à un nouvel avantage, en ce sens que la diffusion de l'iode au travers du TeO2 solide se trouve éliminée dans le traitement d'extraction, ce qui permet de procéder à grande échelle sans entrat- ner de prolongation excessive des durées d'extraction. L'invention a pour objet de procurer un procédé de production de 131I par irradiation du bioxyde de tellure. Conformément au but précité, le présent procédé comprend les opérations suivantes : (I) on encapsule des barreaux de bioxyde de tellure, (II) on irradie les capsules de bioxyde de tellure avec des neutrons pendant un laps de temps choisi, (III) on extrait les barreaux de bioxyde de tellure des capsules, (IV) on fait fondre le bioxyde de tellure dans un espace clos, et (V) on recueille les vapeurs d'iode dégagées, sans les souiller de bioxyde de tellure. L'invention a également pour objet de procurer un appareil pour la fabrication du 131 L'appareil conforme à l'invention comprend : (I) une chaudière étanche à l'air comprenant des conduits d'entrée et de sortie et un dispositif pour charger ces barreaux dans cette chaudière, (II) un four pour recevoir cette chaudière et pour en élever la température à au moins 7500C, pour faire fondre les barreaux, (III) un filtre poreux de qualité fine, disposé dans la chaudière en un point où- en fonctionnement, la température est de 4000C environ, ce filtre étant relié au conduit de sortie, (IV) un dispositif pour faire passer un courant d'air dans la chaudière en passant par le conduit d'entrée et pour extraire ce courant en même temps que tout l'iode qui s'est dégagé, hors de la chaudière par le conduit de sortie, et (V) un dispositif d'absorption disposé dans ce conduit de sortie pour extraire le 151I se trouvant présent dans le courant. On va maintenant décrire une forme de réalisation préférée de l'invention en se reportant au dessin annexé; ce dessin représentant un appareil de distillation pour faire fondre le TeO2 et pour recueillir le 1311. A titre d'introduction, le schéma de la réaction mise en jeu dans la présente invention est conforme au suivant La cible utilisée dans la présente invention est du bioxyde de tellure extremement pur, exempt d'impuretés volatiles telles que du selonîum. Le bioxyde de tellure est fondu en barreaux cylindriques, s'adaptant exactement par un contrôle minutieux des conditions de la coulée, dans l'intérieur de capsules en aluminium pour irradia tison. Ces capsules sont ensuite soudées et éprouvées suivant des techniques connues. Le poids spécifique du bioxyde de tellure coulé est tel que l'on peut place dans une capsule a peu près le même pelds de tellure qu'ou onze à le faire normalement en utilisant des granules de tellure métal non tassées. Les barreaux de bioxyde de tellure sont ensuite irradiés pen dant une durée choisie et extraits du réacteur. On ouvre ensuite les barreaux à l'aide de manipulateurs mattre-esclave, en cisaillant ou en déchirant les capsules d'aluminium et ensuite on introduit les barreaux dans l'appareil de distillation décrit ci-après. Si l'on se reporte maintenant à la Figure, celle-ci représente un appareil de distillation spécial qui est disposé à l'intérieur de la cellule de protection, munie de manipulateurs. L'appareil est conçu pour permettre de procéder à la fusion sans danger et d'une manière simple, et pour empêcher que l'iode obtenu soit souillé d'oxyde de tellure, qui est assez volatil à son point de fusion. Un tube interne 1, clos à son extrémité inférieure et fait en silice fondue, est représenté avec une certaine quantité de bioxyde de tellure dans son fond. Le tube 1 est entouré d'un tube en silice 2, clos à l'extrémité inférieure et muni à son extrémité supérieure d'une bride plate rodée 3. Une section supérieure 4, comportant une bride plate rodée 5 pour s'ajuster avec la bride 3, ferme la partie supérieure du tube 2 On applique une légère pellicule de graisse à vide sur les brides pour avoir la certitude que le joint est étanche à l'air et une pince, non figurée et étudiée pour fonctionner aisément avec le manipulateur maitre-esclave, est utilisée pour maintenir ensemble les deux sections de la chaudière. Le tube 2 se trouve placé à l'intérieur d'un autre tube 6, qui est à son tour contenu dans un four électrique tubulaire vertical 7. La température du four est contrée par un régulateur de température, non figuré, relié et commandé par un couple thermoélectrique 8, la température à l'intérieur du four étant réglable approximativement à + 10 C de la température désirée. Un conduit de sortie 9, soudé dans la partie supérieure de la section 4, comprend un filtre en verre poreux 10 de qualité fine, à son extrémité infé-rieure, et une partie cylindrique élargie 11 entoure la partie intermédiaire du tube. Le filtre 10 est disposé en un point où la température est de 4000C environ. Cette position est fonction des dimensions du four et du tube et elle doit être déterminée avec soin pour un appareil donné. Le roule de-la partie cylindrique 11 est simplement dlaccrottre la vitesse de l'air circulant entre celle-ci et la surface interne du tube 1 et de mettre ainsi obstacle à la diffusion de l'iode ou de l'oxyde de tellure dans la partie supérieure de la chaumière. Un conduit d'admission 12 est soudé dans la section supérieure 4 et le conduit se prolonge jusqu'à un piège à charbon de bois activé 13 a, de là, à une vanne de réglage 14 et de là, à un mesureur de débit 15. La chute de pression à travers la vanne 14 règle le débit d'air pour assurer que la pression de l'air à l'intérieur de la chaudière est toujours inférieure à la pression ambiante. Ceci empoche une fuite involontaire d'iode par des lissures ou bien à des joints comme ceux des brides 3 et 5. Le conduit de sortie 9 se prolonge jusqu'à un dispositif diab- sorption chimique classique 16 a, 16 b, et de là, à un nouveau piège à charbon activé 13 b, puis de là, à une petite pompe à air 17. Tous les joints nécessaires sont étudiés pour fonctionner à l'aide de manipulateurs, de telle manière que la chaudière peut etre facilement reliée à des appareils connexes. Ainsi les pièges à charbon de bois activé 13 a et 13 b procurent une protection de plus contre la migration de l'iode dans la cellule de retenue. Une épaisseur de parois de 2 mm pour le tube 1 suffit normalement pour résister à l'attaque par le bioxyde de tellure en fusion pendant la durée de l'opération d'extraction. Si cependant il se formait une fissure, le tube 2 retiendrait l'oxyde, mais il doit être remplacé à la fin de la marche. Dans le cas improbable où les tubes 1 et 2 auraient tous les deux une défaillance, le tube de chemisage 6 empêcherait l'oxyde en fusion de souiller le four, mais du 131I s'échapperait dans la cellule de retenue. Des filtres à charbon de bois sont installés dans la ventilation de la cellule, pour empêcher que dans de semblables cas, de l'iode s'échappe dans l'atmosphère. En fonctionnement, le 13lI est récupéré en faisant fondre l'oxyde de tellure et en balayant dans le dispositif d'absorption chimique 16 a, 16 b, à l'aide d'un courant d'air, la vapeur d'iode qui s'est dégagée. te dispositif d'absorption renferme une solution alcaline de sulfite de sodium. Il est évident que lton peut utiliser à la fois une absorption physique et une absorption chimique. En chauffant le four à 7500C, l'oxyde de tellure qui se trouve dans le tube 1 fond et il se dégage rapidement de l'iode. t'iode est aspiré par le filtre en verre poreux de qualité fine 10 et le dispositif d'absorption 16 a, 16 b, par la rompe à air 17. A 4000C l'iode n'est pas beaucoup absorbé par le verre, il passe par conséquent dans le dispositif d'absorption 16 a, 16 b, toutefois de l'oxyde de tellure finement divisé sublimpt depuis les parties plus chaudes de l'appareil est reteml. L'existence de espace annulaire retreint autour de la partie cylindrique 11 sert à accroître la vitesse en cet endroit et de ce fait s'oppose à la rediffusion de l'iode ou de l'oxyde de tellure dans la partie supérieure de la chaudière. On continue de chauffer jusqu'à ce qu'au moins 90 % du 131I aient été éliminés de l'oxyde de tellure en fusion. On laisse ensuite refroidir l'appareil et l'oxyde se solidifie dans le tube 1. On ouvre ensuite la chaudière et on évacue le tube 1 et son contenu pour activer les résidus. L'appareil peut Qtre construit de manière à produire du 1311 sur une échelle comprise entre quelques dizaines de curies et plusieurs centaines de curies par opération. Cependant à titre d'exemple dans une opération type à l'échelle expérimentale les paramétrès sont les suivants Four - Lindberg, Modèle 56201 Tube interne - Diamètre extérieur 38 mm, diamètre intérieur 34 mm, longueur 36 cm. Tube principal - Diamètre extérieur 45 mm, diamètre intérieur 41 mm, longueur 23 cm. Plaque frittée (13) et la section chicane (14) - Diamètre extérieur 30 mm. Hauteur de la plaque frittée au-dessus du fond du tube interne 17,5 cm. Cibles - quatre (4) barreaux de 50 g. Irradiation - 4 semaines environ à raison d'environ 1014/n/ cm2/ sec. Débit d'air - 50 cm3/ min. Durée de la distillation - 4 heures à 7500C. Rendement - 100 curies de 131I, soit 96% de la quantité théorique. Bien que l'on ait représenté un appareil préféré comprenant dans le four un récipient tubulaire à trois parois, il est évident que cet appareil fonctionnerait convenablement-avec des variantes de structure. Dans la présente invention, le fait d'utiliser des barreaux fondus procure une meilleure utilisation du volume d'irradiation dont on dispose, en raison du poids spécifique plus élevé du Te02. Il évite43alement le problème de l'aglomération qui se pose lorsqu'on irradie des pastilles de tellure métal, pour les procédés couramment utilisés. Le procédé-s'apPlique avec du Te02 sous n'importe quelle forme initiale. te poids spécifique élevé des barreaux fondus constitue cependant un avantage majeur. Un compromis possible pourrait etre constitué par une poudre mécaniquement comprimée ou compactée. En extrayant le 131I au-dessus du point de fusion du Te02, on obtient une récupération bien plus rapide et avec un bien meilleur rendement qu'avec les procédés antérieurs fonctionnant avec du Tue02. Comme la diffusion de l'iode au travers du Te02 solide est également éliminée dans ce procédé d'extraction, il peut etre appliqué sur une échelle plus importante, sans prolongement proportionnel des durées d'extraction. L'appareil de cette invention est extrêmement simple et il peut être assemblé et réparé avec des composants peu onéreux, en utilisant seulement des manipulateurs à cellule. La construction à double paroi offre une sécurité supérieure à celle du procédé par voie humide. Le cycle d'extraction est rapide, simple et il ne nécessite aucun contrtle de fabrication et aucun instrumen$ compliqué. Il est plus simple et moins dangereux de se débarrasser du barreau fondu de Te02 dans son récipient en silice, que des résidus liquides ou en poudre sèche. Le produit, le 1311 est très pur, car aucune substance autre que du Te02 pur 'entre en jeu dans le procédé. Etant donné qu'il faut seulement un faible débit d'air pour entraîner l'iode hors de la chaudière, la batterie d'absorption peut avoir un volume peu important et l'on peut obtenir des solutions de 131I dont l'activité spécifique est élevée. Bien que l'on ait décrit l'utilisation de Te02 extrtmement pur, on comprendra que l'on puisse tolérer un certain degré d'impureté, à condition que les impuretés ne soient pas volatiles dans les conditions de l'extraction, et qu'elles ne doivent pas donner naissance à des produits volatils au cours du traitement par irraaiation. Il est important de prendre garde aux impuretés qui pourraient accélérer l'attaque de la silice par le TeO2 en fusion. lia demanderesse envisage la possibilité d'appliquer le procédé conforme à l'invention dans la préparation d'autres radionucléides, par exemple, dans la séparation et la distillation de 3E, de 32p, etc., à partir d'un produit irradié solide servant de cible. Divers changements et diverses modifications entrant dans le cadre de l'invention sont évidents pour l'homme de l'art. -REVENDICATIONS 4 74 1. Un procédé de préparation du radionucléide 131I à partir de bioxyde de tellure, ce procédé comprenant les opérations successives suivantes (I) On encapsule des barreaux de bioxyde de tellure, de pu reté convenable. (II) On irradie avec des neutrons les capsules de bioxyde de tellure, tendant une durée choisie. (III) On retire des capsules les barreaux de bioxyde de tellure. (IV) On fait fondre le bioxyde de tellure dans un espace clos. (V) On recueille la vapeur d'iode dégagée, sans la souiller de bioxyde de tellure. 2. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel les barreaux sont encapsulés dans de l'aluminium. 3. Le procédé selon la revendication 1, comprenant de plus un passage de l'iode dans un dispositif d'absorption. 4. Le procédé selon la revendication 5 dans lequel on réalise l'opération (V) en chassant par balayage l'iode dégagé, hors de l'espace clos, à l'aide d'un courant d'air de débit choisi. 5. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel l'iode dégagé est soumis à une filtration fine effectuée près du bioxyde de tellure en fusion. 6. te procédé selon la revendication 5 dans lequel la filtration est effectuée à une température de 4000C environ. 7. te procédé selon la revendication 1 ou 6, dans lequel la fusion de l'oxyde de tellure est effectuée dans un four chauffé à 7500C environ. 8. te procédé selon la revendication 1, dans lequel le courant d'air est le résultat d'une aspiration appliquée à cet espace clos et la pression de l'air à l'intérieur de cet espace clos est toujours inférieure à la pression ambiante 9. Le procédé selon la revendication 4, dans lequel il y a quatre de ces barreaux dont chacun est constitué de 50 g de Te02, et dans lequel on procède à cette irradiation pendant 4 semai es environ, et environ, et dans leouel le débit de l'air est de 50 cl3/ envi-ron et or poursuit la collecte de l'iode dégagé pendant 4 heures environ à la température de 7500C. 10. Appareil pour l'extraction du radionucléide 131I de barreaux de bioxyde de tellure extrêmement pur, irradiés par des neutrons, cet appareil comprenant (I) une chaudière étanche à l'air portant des conduits d'en trée et de sortie et un dispositif pour introduire ces barreaux dans cette chaudière. (II) Un four pour recevoir cette chaudière et pour en elever la température à au moins 7500 C, pour faire fondre ces barreaux. (ICI) Un filtre poreux de qualité fine, disposé dans la chau dière en un point où, en fonctionnement, la température est de 4000C environ, ce filtre étant relié au conduit de sortie. (IV) Un dispositif pour faire passer un courant d'air dans cette chaudière et en passant par ce conduit d'entrée, et-pour extraire de la chaudière en passant par le con duit de sortie, ce courant en même temps que tout l'iode qui s'est dégagé, et (V) Un dispositif d'absorption disposé dans ce conduit de sortie, pour extraire le 131I présent dans le courant d'air. 11. Un appareil selon la revendication 10, dans lequel la chaudière comprend un réceptacle interne pour recevoir ce bioxyde de tellure, le réceptacle interne ayant une extrémité ouverte disposée du cEté de la partie supérieure de la chaudière 12. Un appareil selon la revendication 11, comprenant de plus un prolongement de ce conduit de sortie dont une extrémité est disposée en un point de la chaudière où l'oxyde, en fonctionnement, est à la température de 4000C environ. 13. Un appareil selon la revendication 12, comprenant en outre un dispositif de filtre de qualité fine, rattaché à cette extrémité et au travers duquel le courant doit passer avant son extraction. 14. Appareil selon la revendication 13, comprenant en outre un dispositif nour élever la vitesse du débit, et voisin de l9ex- trémité ouverte du rdoeptable-interne. 15. Appareil selon la revendication 14, dans lequel le dispositif d'augmentation de la vitesse du débit est constitué par une zone dont la surface d'écoulement est réduite. 16. Appareil selon la revendication 11, dans lequel la partie inférieure de la chaudière est dispose dans un réceptacle externe. 17. Appareil selon la revendication 10, comprenant de plus des pièges à charbon de bois activé tant dans le conduit d'entrée que dans le conduit de sortie.