Isotopes radioactifs produits par voies non conventionnelles

Radioactive isotopes produced by unconventional means

• Auteur / Autrice : Etienne Nigron
• Direction : Ferid Haddad, Arnaud Guertin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 20/09/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Eudes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles De France, Gaia Pupillo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maëlle Kerveno, Xavier Ledoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mercure

Sections efficaces (physique nucléaire)

Médecine nucléaire

Mots clés libres

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Résumé

La médecine nucléaire utilise des radionucléides pour le diagnostic et pour la thérapie. La tendance suivie par la médecine nucléaire est de s'adapter de plus en plus à chaque patient. Pour arriver à cet objectif, une large gamme de radionucléides doit être disponible pour répondre aux besoins des médecins. Une approche théranostique (thérapie et diagnostic) peut être mise en place dès la conception du médicament permettant d'orienter la médecine vers une médecine personnalisée. Dans cette optique, des études de production de radionucléides innovants par voies non conventionnelles (faisceaux de deutons, matériaux cibles non usuels : cibles enrichies ou produits de fission) ont été menées durant cette thèse. Les voies de réaction ¹⁹⁷ Au(d,2n)¹⁹⁷ᵐHg et ⁷⁰Zn(d,x)⁶⁷Cu ont été identifiées comme intéressantes et des mesures de leur section efficace ont été effectuées. Des paramètres de production permettant de limiter la production de contaminants sont proposés et des courbes de rendement pour ces réactions d'intérêt ont été calculées. Pour effectuer ces mesures de sections efficaces, un nouveau dispositif expérimental a été mis en place permettant la mesure directe du flux de particules. Une étude approfondie sur les conditions optimales de fonctionnement a été effectuée et une incertitude sur la mesure a été définie à 2%. Ce dispositif permet l'obtention de valeurs de sections efficaces avec des incertitudes amoindries comparés à la méthode, communément utilisée, des réactions moniteurs qui possèdent des incertitudes de l'ordre de 10%. Une étude sur la possibilité de valoriser une partie des produits de fission légers du cycle électronucléaire a été explorée. En effet ces produits de fission peuvent être utilisés comme cible pour produire des radionucléides d'intérêt pour la médecine. Des noyaux, pouvant être créés à partir de ces produits de fission, ont été identifiés et leurs voies de production, à partir de la connaissance des sections efficaces, ont été étudiées dans le détail. Les courbes de rendement ont été calculées pour les voies de réaction reconnues comme potentiellement intéressantes/réalisables.

Nuclear medicine uses radionuclides for diagnosis and therapy. Nowadays, the nuclear medicine tends to adapt more efficiently to each patient. To achieve this goal, a wide range of radionuclides must be available for the physician's requirements. A theranostic approach (therapy and diagnosis) can be implemented from drug's design in order to guide medicine towards a personalised medicine. ln this sense, studies on the production of innovative radionuclides using unconventional pathways (deuteron beams, non-standard target materials: enriched targets or fission products) were conducted during this thesis. Reaction pathways¹⁹⁷ Au(d,2n) ¹⁹⁷ᵐHg and ⁷⁰Zn(d,x)⁶⁷ Cu were identified as relevant and their cross section were measured. The production parameters limiting the production of contaminants were proposed and yields were calculated for the highlighted reactions. For the measurements of these cross sections, a new experimental device has been designed to directly measure the particle flow. An intensive study on the optimal operational conditions was performed by defining an uncertainty of measurements of 2%. This device allows obtaining cross-section values with diminished uncertainties in comparison with the commonly used method of monitor reactions which have uncertainties of the order of 10%. The possibility of recovering light fission products from spent nuclear fuel was also explored. These fission products can be considered as a target to produce radionuclides of medical interest. Some nuclei, which can be created from these fission products, have been identified and their production pathways, based on their cross sections, have been studied in detail. The yield curves were calculated for the reaction paths were recognised as potentially interesting/feasible for this mean.