Quatre-vingts ans de recherche et de production d'isotopes au Laboratoire national d'Oak Ridge : des applications couvrant la médecine, l'industrie et la recherche scientifique

Le 2 août 1946, le laboratoire Clinton d'Oak Ridge, dans le Tennessee, aux États-Unis, a tenu la première cérémonie officielle de livraison de radioisotopes produits par réacteur. Un lot de carbone-14 a été expédié de cet endroit à l'hôpital Barnard Free Skin and Cancer Hospital de Saint-Louis, dans le Missouri. Depuis quatre-vingts ans, cet événement est considéré comme le point de départ des activités de recherche et de production d'isotopes du Laboratoire national d'Oak Ridge, et marque également l'entrée des radioisotopes produits par réacteur dans une phase plus large d'applications civiles.

Après la Seconde Guerre mondiale, la communauté scientifique américaine a commencé à explorer les voies d'utilisation pacifique de l'énergie atomique, et les radioisotopes sont devenus une direction importante. En tant que variantes instables des éléments, les radioisotopes libèrent des radiations lors de leur désintégration et peuvent être utilisés dans de nombreux domaines tels que la médecine, l'industrie et la recherche scientifique. Le réacteur à graphite X-10 d'Oak Ridge, initialement construit pendant le projet Manhattan, est progressivement devenu après la guerre une source importante d'approvisionnement en radioisotopes pour les institutions civiles.

Avant la première livraison officielle, Oak Ridge avait déjà publié un catalogue des radioisotopes disponibles. Après le lancement officiel de l'approvisionnement, le laboratoire a rapidement traité les commandes en attente et a continué à recevoir de nouvelles demandes. Les données montrent que la première année, le Laboratoire national d'Oak Ridge a livré plus de 1 000 lots d'isotopes, couvrant 60 catégories différentes ; au cours des quatre années suivantes, les livraisons sont passées à environ 20 000 lots.

Avec l'expansion de la demande, le Laboratoire national d'Oak Ridge a progressivement développé des capacités de production, de séparation, de traitement et de conditionnement d'isotopes. Le réacteur à graphite est devenu l'une des sources mondiales importantes de radioisotopes, soutenant la recherche dans les domaines de la biologie, de l'énergie nucléaire et de la radioprotection. Le laboratoire a également construit des installations de cellules chaudes, dont le Centre de développement du génie radiochimique, pour le traitement et la production de radioisotopes.

Le réacteur à haut flux isotopique du Laboratoire national d'Oak Ridge assume à la fois des missions de recherche et de production, avec une capacité de flux neutronique intense, permettant de produire des isotopes à courte durée de vie ou difficiles à obtenir tels que le berkélium, le californium, l'einsteinium et le fermium, dont certains ont des canaux d'approvisionnement limités à l'échelle mondiale. Parallèlement, l'installation Calutron, utilisée à proximité d'Oak Ridge pour la séparation des isotopes de l'uranium, a été reconvertie après la guerre pour la séparation des isotopes stables, dont les produits sont utilisés à des fins médicales, scientifiques, commerciales et de sécurité nationale.

Actuellement, le Laboratoire national d'Oak Ridge peut fournir plus de 250 types d'isotopes, y compris des isotopes stables et des radioisotopes. Le laboratoire traite généralement environ 80 commandes d'isotopes différents chaque année par l'intermédiaire du Bureau de recherche et de production d'isotopes du Département de l'énergie des États-Unis, avec des utilisateurs comprenant des institutions médicales, des organismes de recherche et des partenaires industriels. Ces isotopes sont utilisés pour le traitement du cancer, le diagnostic des maladies, la découverte de nouveaux éléments, l'exploration pétrolière et minière, le contrôle d'intégrité structurelle des soudures, l'analyse de composition chimique des matériaux et comme sources d'énergie pour les batteries nucléaires.

En ce qui concerne les applications spécifiques, le plutonium-238 produit à Oak Ridge est utilisé pour l'alimentation électrique des engins spatiaux en exploration profonde ; le californium-252 peut être utilisé pour le démarrage des réacteurs nucléaires ; l'actinium-225 est utilisé pour la recherche sur le traitement ciblé du cancer et l'amélioration des capacités d'approvisionnement ; le nickel-63 est utilisé dans les équipements de détection d'explosifs dans les aéroports ; et le prométhium-147 est considéré comme ayant un potentiel d'application dans les batteries nucléaires. En 2010, le berkélium-249 produit à Oak Ridge a également participé à la recherche liée à la découverte de nouveaux éléments.

Face à la demande croissante d'isotopes, le Département de l'énergie des États-Unis construit actuellement deux nouvelles installations nucléaires au Laboratoire national d'Oak Ridge : le Centre américain de recherche et de production d'isotopes stables, et l'installation de traitement des radioisotopes. La première utilisera des technologies de nouvelle génération pour enrichir une variété d'isotopes stables, tandis que la seconde améliorera la capacité d'approvisionnement en radioisotopes afin de soutenir les besoins futurs dans les domaines médical, industriel et scientifique.