FR2913970A1 - Production de thorium 228 a partir d'un sel de thorium naturel - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de production de <228>Th à partir d'un sel de thorium naturel, qui comprend :a) la séparation du radium des autres radioéléments présents dans ce sel par au moins une coprécipitation du radium par du sulfate de baryum, cette coprécipitation comprenant :i) l'ajout d'acide sulfurique et d'un sel de baryum à une solution aqueuse dudit sel de thorium naturel pour obtenir la formation d'un coprécipité de sulfate de baryum-radium ; etii) la séparation du coprécipité du milieu dans lequel il se trouve ;b) l'extraction du thorium 228 issu de la décroissance du radium 228 à partir du coprécipité ainsi séparé ; et éventuellementc)la purification et la concentration du <228>Th ainsi extrait.Applications : fabrication de radio-pharmaceutiques utiles en médecine nucléaire, en particulier en radioimmunothérapie pour le traitement des cancers et du sida.

Description

PRODUCTION DE THORIUM 228 A PARTIR D'UN SEL DE THORIUM NATUREL

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un procédé de production de thorium 228 à partir d'un sel de thorium naturel. Ce procédé, qui permet d'obtenir du 10 thorium 228 de haute pureté avec des rendements très élevés, est notamment susceptible de trouver des applications dans la fabrication de radio-pharmaceutiques utiles en médecine nucléaire, et en particulier en radioimmunothérapie pour le traitement 15 des cancers ou du SIDA. CONTEXTE DE L'INVENTION La radioimmunothérapie consiste à irradier des cellules cancéreuses présentes dans un organisme grâce à l'injection d'un couple composé d'un anticorps 20 monoclonal, ou d'un peptide, sur lequel est greffé un radioélément émetteur de particules a ou et qui est apte à se fixer sélectivement sur ces cellules cancéreuses grâce à leurs propres antigènes. La radioimmunothérapie à émetteurs a est 25 plutôt destinée au traitement de cancers diffus comme le myélome multiple, ainsi qu'au traitement de micrométastases, tandis que la radioimmunothérapie à émetteurs R est plutôt destinée au traitement de cancers solides mesurant quelques millimètres de diamètre et de cancers hématologiques comme les lymphomes et les leucémies. Certains descendants du thorium 228, et en particulier le bismuth 212, qui un émetteur a, et le plomb 212, qui est un émetteur R et le parent radioactif du bismuth 212, sont susceptibles d'être utilisés en radioimmunothérapie a, notamment dans le traitement des cancers du pancréas, ou des autres cancers intra-péritonéaux et des mélanomes, maladies pour lesquelles la radioimmunothérapie a a fait l'objet de tests précliniques, en particulier aux USA. Mais la préparation de radiopharmaceutiques comprenant ces descendants implique de pouvoir d'abord disposer et, donc, de produire industriellement du thorium 228 de haute pureté. Comme l'illustre la figure 1 jointe en annexe qui montre la chaîne de décroissance radioactive du thorium 232, le thorium 228 fait partie de la famille radioactive du thorium 232 qui représente le composant majeur du thorium naturel que l'on extrait de minerais comme la monazite ou la thorite. Les Inventeurs se sont donc fixé pour but de développer un procédé qui permette d'obtenir, à partir de thorium naturel, du thorium 228 ayant un haut degré de pureté et ce, avec des rendements et à des coûts compatibles avec une exploitation industrielle. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ce but, et d'autres encore sont atteints, par la présente invention qui propose un procédé de production de thorium 228 à partir d'un sel de thorium naturel, qui comprend successivement : a) la séparation du radium (224Ra et 228Ra) des autres radioéléments présents dans ce sel par au moins une coprécipitation de ce radium par du sulfate de baryum, cette coprécipitation comprenant : i) l'ajout d'acide sulfurique et d'un sel de baryum à une solution aqueuse dudit sel de thorium naturel pour obtenir la formation d'un coprécipité de sulfate de baryum-radium ; ii) la séparation du coprécipité du milieu dans lequel il se trouve ; b) l'extraction du thorium 228 issu de la décroissance du radium 228 à partir du coprécipité 15 ainsi séparé ; et éventuellement c) la purification et la concentration du thorium 228 ainsi extrait. Ainsi, selon l'invention, on produit du thorium 228 à partir d'un sel de thorium naturel en 20 piégeant le radium présent dans ce sel par une coprécipitation au sulfate de baryum et en extrayant secondairement du coprécipité ainsi obtenu le thorium 228 issu de la décroissance du radium qu'il renferme, cette extraction étant éventuellement suivie 25 d'une purification et d'une concentration du thorium 228 extrait. Il est à noter que la coprécipitation d'un radioélément, et en particulier du radium, par du sulfate de baryum n'est pas nouvelle en soi. Ainsi, par 30 exemple, ses mécanismes ont été étudiés par un certain nombre d'auteurs comme par H. A. Doerner et WM. M.

Hoskins (Journal of the American Chemical Society, 47(3), 662-675, 1925, [1]) et L. Gordon et K. Rowley (Analytical Chemistry, 29(1), 34-37, 1957, [2]). Plus récemment, elle a été utilisée par T-C. Chu et J-J.

Wang (Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 1(1), 5-10, 2000, [3]) pour apprécier la teneur en radium 226 des sources chaudes et eaux de rivière du bassin de Teipou à Taipei. Toutefois, à la connaissance des Inventeurs, elle n'a jamais été proposée comme étape d'un procédé visant à produire du thorium 228 à partir d'un sel de thorium naturel. De plus, la façon dont cette coprécipitation est réalisée dans l'état de la technique est proprement incompatible avec l'utilisation qui en est faite dans le cadre du procédé de l'invention où la solution aqueuse de sel de thorium naturel que l'on soumet à la coprécipitation présente préférentiellement une concentration en sel supérieure ou égale à 1 mol/L et, donc, une charge saline très importante. Conformément à l'invention, le sel de thorium naturel est, de préférence, du nitrate de thorium, auquel cas le sel de baryum est, lui, préférentiellement du nitrate de baryum.

Toutefois, le sel de thorium naturel peut également être, par exemple, du chlorure de thorium, auquel cas le sel de baryum est alors avantageusement du chlorure de baryum. Dans le cadre de leurs travaux, les Inventeurs ont constaté que, pour obtenir des rendements proches de 100%, tant lors de la copréci- pitation du radium que de l'extraction ultérieure du thorium 228, il convient que les grains de sulfate de baryum-radium qui se forment au cours de la coprécipitation aient une granulométrie très fine, c'est-à-dire en pratique une distribution granulométrique à 50% si possible inférieure à 10 m en volume et inférieure à 0,5 m en nombre. Ils ont également constaté que des grains de sulfate de baryum-radium d'une telle granulométrie sont obtenus lorsque, à la sous-étape i), l'acide sulfurique et le sel de baryum sont ajoutés à la solution aqueuse de sel de thorium l'un à la suite de l'autre et dans cet ordre, sous agitation, et que l'on maintient ensuite cette agitation pendant toute la durée de formation des grains. Aussi, cette façon d'opérer est-elle celle que l'on préfère dans le cadre de l'invention. Par ailleurs, il se trouve que les rendements de coprécipitation sont également influencés par le rapport de l'acide sulfurique au sel de baryum, la formation des grains de sulfate de baryum-radium étant, en effet, favorisée par un excès d'acide sulfurique. C'est la raison pour laquelle l'acide sulfurique est, de préférence, ajouté à la solution aqueuse de sel de thorium en une quantité choisie pour être en excès par rapport au sel de baryum, alors que le sel de baryum est, lui, préférentiellement ajouté en une quantité choisie pour être en défaut par rapport au sel de thorium.

A titre d'exemple, des rapports molaires Ba/H2SO4 allant de 0,12 à 0,27, et Ba/Th de l'ordre de 2.10-3 se sont révélés parfaitement bien convenir. Pour réduire le plus possible le volume utile des équipements nécessaires à la mise en oeuvre du procédé de l'invention, il est souhaitable de minimiser l'effet de dilution produit par l'ajout de l'acide sulfurique et du sel de baryum à la solution de sel de thorium.

Aussi, préfère-t-on ajouter l'acide sulfurique sous une forme très concentrée, idéalement 36 N, et le sel de baryum sous une forme solide, par exemple sous la forme d'une poudre. Après avoir formé le coprécipité, il est 15 nécessaire de le séparer du milieu dans lequel il se trouve. La granulométrie très faible du coprécipité, qui est nécessaire pour obtenir des rendements de coprécipitation du radium proches de 20 100%, fait que n'importe quelle technique de séparation solide-liquide ne peut pas être utilisée pour réaliser cette séparation. En particulier, cette très faible granulométrie conduirait au colmatage du media filtrant en cas d'emploi d'une filtration frontale simple. Il 25 n'est, d'autre part, pas nécessaire de former un gâteau et d'amener à sec le coprécipité ; son maintien décanté ou en suspension dans un liquide présente de l'intérêt comme, par exemple, une mise en suspension plus facile dans les étapes ultérieures du procédé. 30 Diverses techniques sont utilisables pour obtenir ce résultat comme, par exemple : . l'utilisation d'une membrane de filtration (micro- ou ultra-filtration) tangentielle qui permet de favoriser la perméation du milieu dans lequel se trouve le coprécipité à travers le média filtrant, sans que le coprécipité ne colmate celui-ci ; ou . l'utilisation d'un agent floculant pour rassembler le coprécipité et assurer sa décantation, suivie de l'élimination du surnageant résultant de cette décantation. Des agents floculants susceptibles de convenir sont, par exemple, les polyacrylamides anioniques à faible charge commercialisés par la société SNF Floerger.

Selon une disposition préférée du procédé de l'invention, celui-ci comprend de plus, entre les étapes a) et b), une étape de lavage du coprécipité pour le décontaminer en thorium naturel, laquelle est avantageusement réalisée en mettant en contact ce coprécipité avec une solution aqueuse faiblement acide, par exemple une solution aqueuse d'acide nitrique de normalité de l'ordre de 0,5. Ainsi, dans le cas où la sous-étape ii) est réalisée par filtration tangentielle, une étape complémentaire de diafiltration, consistant à compenser le débit de perméation à travers le média filtrant par un apport liquide au niveau de l'alimentation, peut avantageusement être ajoutée pour abaisser autant qu'il est souhaité la concentration en thorium naturel du milieu dans lequel baigne le coprécipité.

En variante, lorsque la sous-étape ii) est réalisée par floculation du coprécipité et élimination du surnageant résultant, le lavage est avantageusement réalisé en procédant à un ou plusieurs repulpages du coprécipité par la solution aqueuse faiblement acide suivis à chaque fois d'une décantation. Selon une autre disposition préférée du procédé de l'invention, et quelle que soit la manière dont est réalisée la sousétape ii) (floculation ou filtration tangentielle), l'extraction du thorium 228 issu de la décroissance du radium est réalisée par mise en contact du coprécipité avec une solution aqueuse faiblement acide. Quant à la purification et à la concentration du thorium 228 ainsi extrait, elle est, de préférence, réalisée par chromatographie par échange d'ions, et plus spécialement par échange cationique, auquel cas la solution aqueuse utilisée pour l'extraction du thorium 228 est avantageusement une solution aqueuse faiblement acide de manière à ce que le thorium soit sous la forme Tho+, propre à se fixer sur un échangeur cationique, sous forme par exemple de résine ou de solvant. Là également, cette solution aqueuse faiblement acide peut notamment être une solution aqueuse d'acide nitrique de normalité de l'ordre de 0,5. Selon une disposition particulièrement préférée du procédé de l'invention, on réalise, à l'étape a), plusieurs coprécipitations successives, ces coprécipitations étant, de préférence, au moins au nombre de 4, les Inventeurs ayant, en effet, constaté qu'un cumul de coprécipitations se traduit par une augmentation de la cinétique du rendement de coprécipitation et permet, par conséquent, de réduire la durée de l'étape a), à rendement équivalent, et le volume des équipements. Ces coprécipitations sont avantageusement réalisées dans le même réacteur, auquel cas la sous-étape ii) est, de préférence, réalisée par décantation et élimination du surnageant résultant hors de ce réacteur. Le procédé de l'invention présente, entre autres avantages, celui de conduire à l'obtention de thorium 228 présentant un haut degré de pureté compatible avec les besoins et usages médicaux, c'est- à-dire à l'obtention d'un thorium 228 pur sans trace radiologique des parents radioactifs, et ne présentant pas d'impureté chimique d'origine étrangère en concentration significative et, donc, apte à être utilisé pour la fabrication de radiopharmaceutiques destiné à la médecine nucléaire. Aussi, l'invention a-t-elle aussi pour objet l'utilisation de thorium 228 obtenu par le procédé tel que précédemment défini, pour la préparation de radiopharmaceutiques destinés à la médecine nucléaire, en particulier à la radioimmunothérapie et, tout spécialement, à l'a-radioimmunothérapie. L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples qui suivent et qui se réfèrent aux figures annexées.

Bien entendu, ces exemples ne sont donnés qu'à titre d'illustrations de l'objet de l'invention et ne constituent en aucun cas une limitation de cet objet.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 représente la chaîne de décroissance radioactive du thorium 232. La figure 2 représente un schéma de principe d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de 10 l'invention à une échelle industrielle. La figure 3 représente l'évolution de la concentration en thorium élément d'une solution aqueuse nitrique ayant servi au lavage d'un floc obtenu par le procédé de l'invention, au fur et à mesure de ce 15 lavage. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE L'INVENTION Exemple 1 : Mise en oeuvre du procédé de l'invention à une échelle industrielle : On se réfère à la figure 2 qui représente 20 schématiquement un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention à une échelle industrielle. Dans cet exemple, le procédé comprend : ^ la séparation du radium (224Ra et 228Ra) présent dans un sel de thorium naturel des autres 25 radioéléments qui s'y trouvent, par n coprécipitations au sulfate de baryum que l'on réalise successivement dans un même réacteur, chaque coprécipitation comprenant la préparation d'une solution aqueuse du sel de thorium, la formation in situ d'un coprécipité de sulfate de baryum-radium, puis la floculation de ce coprécipité et sa séparation du surnageant ; ^ le lavage du floc ainsi obtenu par une solution de lavage pour éliminer le thorium naturel présent dans le liquide interstitiel de ce floc ; ^ l'extraction, à partir du floc ainsi lavé, du thorium 228 issu de la décroissance du radium 228 par une solution d'extraction ; puis ^ la purification et la concentration du thorium 228 ainsi extrait par passage sur une résine échangeuse d'ions. Toutes ces opérations sont effectuées à température ambiante, c'est-àdire à une température de 22 2 C. 1. Coprécipitations par le sulfate de baryum : Chaque coprécipitation débute par l'introduction, dans un réacteur 1 muni d'un système d'agitation 2, d'une solution aqueuse d'un sel de thorium naturel, de préférence d'une concentration égale ou supérieure à 1 mol/L, cette solution étant préalablement obtenue par dissolution de ce sel, sous agitation, dans un volume d'eau approprié. Le sel de thorium est, de préférence, du nitrate de thorium de haute pureté, c'est-à-dire idéalement au moins égale à 99,8%, ce qui est le cas, par exemple, du nitrate de thorium dont dispose la société AREVA NC. Puis, chaque coprécipitation comprend la formation in situ de grains de sulfate de baryum-radium.

Comme précédemment indiqué, il est préférable que ces grains présentent une distribution granulométrique à 50% (D50) inférieure à 10 m en volume et à 0,5 m en nombre, si l'on veut obtenir des rendements proches de 100%, tant lors des coprécipitations que de l'extraction ultérieure du thorium 228. Pour ce faire, chaque coprécipitation comprend l'introduction dans le réacteur, sous agitation, d'acide sulfurique puis tout de suite après d'un sel de baryum, par exemple du nitrate de baryum, et le maintien du milieu réactionnel sous cette agitation pendant un temps préalablement choisi en fonction de la cinétique de la coprécipitation et du rendement de coprécipitation que l'on souhaite atteindre, compte tenu de cette cinétique. L'acide sulfurique doit être présent dans le milieu réactionnel en excès par rapport au sel de baryum. Par contre, le sel de baryum doit, lui, être en défaut par rapport au sel de thorium. Des rapports molaires Ba/H2SO4 de l'ordre de 0,2 et Ba/Th de l'ordre de 2.10- 3 ont, par exemple, donné d'excellents résultats. Par ailleurs, l'acide sulfurique est, de préférence, introduit dans le réacteur 1 sous une forme très concentrée, idéalement 36 N, tandis que le sel de baryum est, lui, préférentiellement introduit dans ce réacteur sous une forme solide, par exemple sous la forme d'une poudre, afin de minimiser l'effet de dilution produit par l'ajout de ces substances à la solution de sel de thorium naturel et réduire, ainsi, le plus possible le volume utile des équipements nécessaires à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. A l'issue du temps imparti à la formation des grains de sulfate de baryum-radium, chaque coprécipitation comprend l'introduction dans le réacteur d'un agent floculant du type polyacrylamide anionique à faible charge tel que ceux commercialisés par la société SNF Floerger, puis l'arrêt de l'agitation pour permettre aux grains de sulfate de baryum-radium de se rassembler et de sédimenter au fond du réacteur. On obtient ainsi, à l'issue de chaque coprécipitation, un surnageant qui est éliminé du réacteur 1 grâce à un système de vidange 3 et qui est dirigé, via une conduite 4, vers une cuve 5 prévue pour recevoir les différentes solutions effluentes résiduelles générées par le procédé, et un floc qui, lui, est conservé dans le réacteur 1 jusqu'au terme de la n-ième coprécipitation et qui se surajoute donc, à partir de la seconde coprécipitation, au floc résultant de la coprécipitation précédente. Au final, on obtient un floc unique 6 formé par les n flocs produits aux cours des n coprécipitations. 2. Lavage du floc et extraction du thorium 228 à partir du floc lavé : Comme illustré sur la figure 2, le lavage du floc peut être réalisé dans le réacteur 1 par l'ajout d'une solution de lavage, sous agitation, suivi d'une décantation du floc et de l'élimination de la solution de lavage hors du réacteur, ces opérations étant répétées une ou plusieurs fois. Une autre possibilité consiste, par exemple, à collecter le floc dans une colonne et à effectuer le lavage par percolation de la solution de lavage au travers du floc. On peut également envisager de faire un lavage en combinant un repulpage du floc en réacteur et une purification sur résine pour l'élimination du thorium 232 interstitiel. L'extraction du thorium 228 issu de la décroissance du radium 228 peut également être réalisée par l'ajout d'une solution d'extraction dans le réacteur 1, suivi d'une décantation, ou par percolation d'une solution d'extraction au travers du floc dans une colonne. La solution de lavage et la solution d'extraction sont, de préférence, des solutions aqueuses faiblement acides, par exemple des solutions aqueuses d'acide nitrique de normalité de l'ordre de 0,5. En effet, outre qu'une faible acidité permet d'épurer très efficacement le floc en thorium naturel, puis d'en extraire le thorium 228 avec de bons rendements, elle permet au thorium 228 présent dans la solution effluente d'extraction d'être sous la forme cationique Tho+, laquelle est propice à sa fixation ultérieure sur une résine échangeuse de cations pour sa purification et sa concentration. Au terme du lavage du floc, la solution effluente de lavage est dirigée, via une conduite 4, vers la cuve 5, tandis que le floc est conservé dans le réacteur 1 et mis en contact avec la solution d'extraction. Au terme de l'extraction du thorium 228, la solution effluente d'extraction, qui est chargée en ce radioélément, est dirigée, via la conduite 7, vers un dispositif de purification et de concentration 8.

3. Purification et concentration du thorium 228 : Comme visible sur la figure 2, le dispositif de purification et de concentration du thorium 228 peut consister en une colonne 8 préremplie d'une résine échangeuse de cations, avec une acidité de fixation de préférence identique à celle de la solution effluente d'extraction de manière à ce qu'aucun ajout de réactif, ni aucune dilution ne soit nécessaire pour obtenir la fixation du thorium 228 sur cette résine. Des résines susceptibles de convenir sont, par exemple, disponibles auprès de la société PUROLITE. Le thorium 228 ainsi fixé peut ensuite être aisément élué en faisant varier l'acidité de sorte qu'il soit sous forme anionique.

Exemple 2 : Validation expérimentale : L'exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention décrit ci-avant a été validé par des essais en laboratoire, tant en ce qui concerne la dissolution d'un sel de thorium élément par la solution aqueuse, que les coprécipitations par le sulfate de baryum, le lavage du floc et l'extraction du thorium 228 de ce floc. 1. Coprécipitations par le sulfate de baryum : L'essai a consisté à procéder à 10 coprécipitations successives, qui seront dénommées ci-après coprécipitations 1 à 10, dans un même réacteur.

Chacune des coprécipitations 1, 2, 4 à 6 et 8 à 10 a été réalisée en enchaînant les opérations suivantes . dissolution de 40 g de nitrate de thorium (correspondant à 16 g de thorium) dans 50 mL d'eau sous agitation magnétique (barreau aimanté) de 750 tours/minute ; ajout de 0,9 mL H2SO4 36 N (Pro analysis - MERCK) ; puis deux minutes après ajout de 0,5 g de nitrate de baryum en poudre (Normapur - PROLABO) ; suivi de la formation des grains de sulfate de baryum-radium pendant 24 heures à partir de l'ajout du nitrate de baryum (cet ajout représentant le t0) avec : un prélèvement d'échantillons à t0 + 2 h, t0 + 6 h, t0 + 23 h et t0 + 24 h pour mesurer l'activité radiologique, et un prélèvement d'échantillons à t0 + 23 h pour analyser la granulométrie ; ajout, à t0 + 24 h, de 2 mL de floculant (Flopam AH 912 SH - SNF Floerger) en solution dans de l'eau à 0,2 g/L ; arrêt de l'agitation et repos du milieu pendant 1 heure ; vidange du surnageant.

Les coprécipitations 3 et 7 ont été réalisées en opérant de la même manière que décrite ci-dessus à ceci près que : ^ dans le cas de la coprécipitation 3, on a laissé les grains de sulfate de baryum-radium se former pendant 96 heures de sorte que les prélèvements des échantillons destinés aux mesures d'activité radiologique ont été réalisés à t0 + 2 h, tO + 6 h, tO + 95 h et tO + 96 h, tandis que celui destiné à l'analyse granulométrique a été effectué à t0 + 95 h ; et ^ dans le cas de la coprécipitation 7, on a laissé les grains de baryum-radium se former pendant 72 heures de sorte que les prélèvements des échantillons destinés aux mesures d'activité radiologique ont été réalisés à t0 + 2 h, tO + 6 h, tO + 71 h et tO + 72 h, tandis que celui destiné à l'analyse granulométrique a été effectué à t0 + 71 h. Les échantillons prélevés à t0 + 2h, tO + 6h, tO + 23 h, tO + 71 h ou tO + 95 h ont tous été filtrés au moyen d'un filtre Millipore de 0,1 m. Ceux prélevés à t0 + 24 h, tO + 72 h ou tO + 96 h ont été divisés en deux lots : des lots qui ont été filtrés et des lots qui ne l'ont pas été.

Les activités radiologiques ont été déterminées par spectrométrie y sur l'actinium 228 suivant la norme NF M 60-790-6. Cette méthode conduit à un délai d'attente d'au moins 4 jours entre le prélèvement des échantillons et l'analyse de manière à "éliminer" les radioéléments à vie courte (sans leur ascendant radioactif).

La coprécipitation du radium par le sulfate de baryum introduit deux coupures dans la chaîne de décroissance radioactive du thorium : l'une entre le thorium 232 et le radium 228 et l'autre entre le thorium 228 et le radium 224. Ces coupures sont respectivement symbolisées par les flèches f1 et f2 sur la figure 1. Ainsi, l'actinium 228 analysé ne provient plus que de son ascendant, le radium 228. Il représente le radium non précipité et son activité est en équilibre avec celle du radium 228. Le calcul du rendement des coprécipitations à partir de cette analyse est alors le suivant :

(activité initiale - activité analysée) activité initiale

Les analyses granulométriques ont, quant à elles, été réalisées en voie liquide avec un équipement MALVERN Mastersizer S. Le tableau I ci-après présente les activités de l'actinium 228, exprimées en kBq/L, les rendements de coprécipitation, exprimés en pourcentages, les D50 en volume, exprimés en m, et les D50 en nombre, exprimés en m, obtenues pour chacune 25 des 10 coprécipitations. 20 Tableau I Caprécipi- Temps Temps [Ac228] Rdt D50 D50 tation t0 + h cumulé x 50 kBq/L (96) volume nombre en heures (,m) (,in) 1 2 2 1,88 91,0 6 6 0,70 96,6 23 23 0,33 98,4 1,67 0,17 24 24 0,26 98,7 (filtré) 24 24 0,49 97,6 (non filtré) 2 2 26 3, 6 82,7 6 30 1,93 90,7 23 47 1,03 95,0 4,13 0,13 24 48 0,99 95,2 (filtré) 24 48 1,25 94,0 (non filtré) 3 2 50 0,96 95,4 6 54 0,47 97,7 95 143 0,50 97, 6 4,72 0,14 96 144 0,41 98,0 (filtré) 96 144 0,81 96,1 (non filtré) 4 2 146 0,64 96,9 6 150 0,38 98,2 23 167 0,40 98,1 7,18 0,22 24 168 0,38 98,2 (filtré) 24 168 0,51 97,5 (non filtré) Tableau I (suite) 2 170 0,52 97,5 6 174 0,38 98,2 23 191 0,41 98,0 7,45 0,2 24 192 0,35 98,3 (filtré) 24 192 0,58 97,2 (non filtré) 6 2 194 0,36 98,3 6 198 0, 39 98, 1 23 215 0, 4 98, 1 8, 06 0,22 24 216 0, 36 98, 3 (filtré) 24 216 0,48 97,7 (non filtré) 7 2 218 0,45 97,8 6 222 0,48 97,7 71 287 0,35 98,3 5,63 0,25 72 288 0,35 98,3 (filtré) 72 288 0,47 97,7 (non filtré) 8 2 290 0,41 98,0 6 294 0,46 97,8 23 311 0,39 98,1 6,62 0,19 24 312 0,38 98,2 (filtré) 24 312 0,51 97,5 (non filtré) 9 2 314 0,46 97,8 6 318 0,44 97,9 23 335 0,44 97,9 6,65 0,27 24 336 0,35 98,3 (filtré) 24 336 0,44 97,9 (non filtré) Tableau I (suite) 10 2 338 0,4 98,1 6 342 0,45 97,8 23 359 0,44 97,9 6,84 0,13 24 360 0,35 98, 3 (filtré) 24 360 0,41 98,0 (non filtré) Ce tableau montre qu'il est possible d'obtenir un rendement de coprécipitation de presque 98% à t0 + 24 h dès la première coprécipitation et que ce rendement n'est pas dégradé lorsqu'on réalise successivement plusieurs coprécipitations dans un même réacteur. Toutefois, il montre également que la cinétique du rendement de coprécipitation augmente nettement à partir de la 4eme coprécipitation puisque les rendements atteints à t0 + 2 heures pour cette coprécipitation et les suivantes sont respectivement de 96,9 , 97,5%, 98,3%, 97,8%, 98,0%, 97,8% et de 98,1% alors qu'ils ne sont que de 91,0%, 82,7% et de 95,4% pour les trois premières coprécipitations. Il met ainsi en évidence l'intérêt, dans le cadre d'une exploitation du procédé de l'invention à une échelle industrielle, de cumuler les coprécipitations de manière à en réduire la durée. 2. Lavage du floc : Le floc obtenu à l'issue des 10 coprécipitations (volume : 3 mL) a été introduit dans une colonne de 16 mm de diamètre intérieur (volume utile : 16 mL), équipée de filtres en papier Wathman 40. Puis, on a fait circuler une solution aqueuse d'acide nitrique 0,5 N dans cette colonne, en continu et de façon ascendante, à un débit de 10 mL/h. La concentration en thorium élément de la solution de lavage à sa sortie de la colonne a été analysée séquentiellement par spectrométrie d'émission atomique par plasma à couplage inductif (ICP-AES).

Comme le montre la figure 3 qui représente l'évolution de cette concentration, exprimée en g/L, en fonction du volume cumulé de la solution de lavage, exprimé en mL, le thorium présent dans le volume interstitiel du floc peut être facilement et complètement éliminé par un lavage avec une solution aqueuse nitrique faiblement concentrée. Il est à noter qu'aucune dégradation du floc n'a été notée au cours de son lavage. 3. Extraction du thorium 228 du floc lavé : Le floc lavé est remis en suspension, sous agitation faible à modérée, avec une solution aqueused'acide nitrique 0,5 N. Le thorium 228 formé est extrait par cette solution. Le rendement d'extraction à 66 heures atteint 100%. REFERENCES CITEES [1] H. A. Doerner et WM. M. Hoskins, Journal of the American Chemical Society, 47(3), 662-675, 1925 [2] L. Gordon et K. Rowley (Analytical Chemistry, 29(1), 34-37, 1957 [3] T-C. Chu et J-J. Wang, Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 1(1), 5-10, 2000

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Procédé de production de thorium 228 à partir d'un sel de thorium naturel, qui comprend successivement : a) la séparation du radium (228Ra et 224Ra) des autres radioéléments présents dans ce sel par au moins une coprécipitation de ce radium par du sulfate de baryum, cette coprécipitation comprenant : i) l'ajout d'acide sulfurique et d'un sel de baryum à une solution aqueuse dudit sel de thorium naturel pour obtenir la formation d'un coprécipité de sulfate de baryum-radium ; et ii) la séparation du coprécipité du milieu dans lequel il se trouve ; b) l'extraction du thorium 228 issu de la décroissance du radium 228 à partir du coprécipité ainsi séparé ; et éventuellement c) la purification et la concentration du thorium 228 ainsi extrait.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le sel de thorium naturel est du nitrate de thorium.

3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le sel de baryum est du nitrate de baryum. 30

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution25aqueuse de sel de thorium utilisée à la sous-étape i) a une concentration en sel de thorium au moins égale à 1 mol/L.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à la sous-étape i), l'acide sulfurique et le sel de baryum sont ajoutés à la solution aqueuse de sel de thorium l'un à la suite de l'autre et dans cet ordre, sous agitation, et cette agitation est maintenue toute la durée de formation des grains de baryum-radium.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à la sous- étape i), l'acide sulfurique est ajouté à la solution aqueuse de sel de thorium en une quantité choisie pour être en excès par rapport au sel de baryum.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à la sous-étape i), le sel de baryum est ajouté à la solution aqueuse de sel de thorium en une quantité choisie pour être en défaut par rapport au sel de thorium.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'acide sulfurique qui est ajouté à la solution aqueuse de sel de thorium est de l'acide 36 N.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sel debaryum qui est ajouté à la solution aqueuse de sel de thorium est sous forme solide.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sous-étape ii) est réalisée par filtration tangentielle.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la sous-étape ii) est réalisée par floculation du coprécipité et élimination du surnageant résultant.

12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la floculation du coprécipité est facilitée par l'ajout d'un agent floculant.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend de plus, entre les étapes a) et b), une étape de lavage du coprécipité.

14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le lavage du coprécipité est réalisé par mise en contact de ce précipité avec une solution aqueuse faiblement acide.

15. Procédé selon la revendication 13 dépendante de la revendication 10, dans lequel la filtration tangentielle est complétée par une étape de diafiltration.

16. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le lavage du coprécipité est réalisé en procédant à un ou plusieurs repulpages de ce coprécipité par la solution aqueuse faiblement acide suivi(s) d'une décantation

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape b), l'extraction du thorium 228 issu de la décroissance du radium est réalisée par mise en contact du coprécipité avec une solution aqueuse faiblement acide.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape c), la purification et la concentration du thorium 228 est réalisée par chromatographie par échange d'ions, de préférence cationique.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à l'étape a), on réalise plusieurs coprécipitations successives, de préférence au moins 4.

20. Procédé selon la revendications 19, dans lequel les coprécipitations successives sont réalisées dans le même réacteur, auquel cas la sous-étape ii) est, de préférence, réalisée par floculation et élimination du surnageant résultant hors de ce réacteur. 5

21. Utilisation de thorium 228 obtenu par le procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 20, pour la fabrication de radio-pharmaceutiques destinés à la médecine nucléaire.

22. Utilisation selon la revendication 21, pour la fabrication de radiopharmaceutiques destinés à la radioimmunothérapie, en particulier à l'a-radioimmunothérapie.