この記事で分かること

レアアースの代替技術：夜光塗料でのプロメシウム

　2026年上半期（1〜6月）における日本のレアアース（希土類）輸入量は、中国による対日輸出規制導入前（2024年同期）の約2割にまで大きく落ち込んでいることが判明しました。

　EV（電気自動車）の駆動用モーターや半導体製造装置・材料に不可欠なレアアースの調達急減に対し、ベトナムや米国など中国以外からの代替調達や内製化が進んでおらず、サプライチェーンへの強い懸念が広まっています。

　第三国ルートの本格化など調達先の多角化を進めてるとともに、代替技術の実用化が強く望まれています。

　前回はプロメシウムに全般と原子力電池での利用に関する記事でしたが、今回はプロメシウムの夜間塗料としての利用に関する記事となります。

なぜ自発光する夜光塗料として使用されるのか

　プロメシウム（特にプロメシウム-147）が夜光塗料として使用されてきた理由は、「外部から光を当てて蓄えなくても、昼夜を問わず自ら発光し続ける（自発光）」という優れた性質を持っているからです。

1. 自発光のメカニズム（放射線と蛍光体の組み合わせ）

　プロメシウムを夜光塗料として使う場合、プロメシウム単体が光るわけではありません。「放射性物質」と「蛍光体」を混ぜ合わせることで光を放ちます。

1. ベータ線の放出： プロメシウム-147が自然に崩壊する際、高速の電子（ベータ線）を常に放出し続けます。
2. 蛍光体へのエネルギー衝突： 放出されたベータ線が、混合されている蛍光体（銅などを微量にドープした硫化亜鉛など）の粒子にぶつかります。
3. 光への変換： ベータ線が持つエネルギーが蛍光体の原子を刺激し、可視光線（光）に変換されて外に発せられます。

　この仕組みにより、太陽光や電灯の光をあらかじめ当てておく（蓄光する）必要がなく、暗闇の中でも　常に一定の明るさで光り続けることができました。

2. 他の放射性物質にないメリットと実用性

　夜光塗料としては、かつてはラジウム（Radium-226）や、のちにトリチウム（水素-3）、プロメシウム-147などが使われてきました。その中でプロメシウムが選ばれた理由は、放射線の特性と安全性のバランスにあります。

• 適度な透過力を持つベータ線：プロメシウムが放つベータ線は、物質を貫通する力が比較的弱いです。そのため、時計のガラス風防や容器のわずかな厚みでしっかりと放射線を遮蔽できるため、外部への被ばくリスクを低く抑えながら塗料として扱うことができました。
• ラジウムに比べた安全性：かつて主流だったラジウムは、強力なガンマ線やアルファ線を出し、半減期が約1600年と極めて長いため、体内に取り込まれると深刻な健康被害をもたらす問題がありました（ラジウムガールズ事件など）。これに対し、プロメシウム-147は半減期が約2.6年と比較的短く、放射線のエネルギーも低いため、工業用計器や特殊な文字盤などにおいて、より管理しやすい自己発光ソースとして重宝されました。

現在の状況

　現在は、プロメシウム-147の半減期が短いために数年で光らなくなってしまう点や、放射性物質を扱う法的な規制・環境面の配慮から、より長寿命なトリチウム夜光塗料や、安全性の高い蓄光塗料、さらには電気式のバックライト技術などにその役割が引き継がれています。

なぜ物質を貫通する力が比較的弱いのか

　プロメシウム（主にプロメシウム-147）が放つベータ線が「物質を貫通する力が比較的弱い」とされる理由は、主に放射線の性質とエネルギーの大きさに由来します。

主な理由は以下の2点です。

1. ベータ線が「荷電粒子（電気を帯びた粒子）」であるため
   • ベータ線は高速で飛ぶ電子の束です。中性子やガンマ線（電磁波）とは異なり、強いマイナスの電気を持っているため、物質の中を通過する際に原子の電子や原子核（クーロン力）と激しく相互作用します。物質中の原子と衝突・引き合いを繰り返すことで、あっという間にエネルギーを失ってしまうため、奥深くまで進むことができません。
2. プロメシウム-147の放出するエネルギーが低いため
   • ベータ線を出す放射性物質の中でも、プロメシウム-147が放出するベータ線はエネルギーが比較的低い（最大でも約225 keV、平均は約62 keV）という特徴を持っています。もともとの勢い（運動エネルギー）が小さいため、わずかな厚みの物質（薄いプラスチック、ガラス、アルミ箔など）でも簡単に遮蔽され、突き抜けることができません。

　この「物質を貫通しにくく、薄い容器やガラスで確実に遮蔽できる」という性質があるため、人体や外部への影響を抑えながら夜光塗料や工業用センサーとして安全に利用することができました。

夜光塗料でのプロメシウムフリー化の方法は　

　夜光塗料におけるプロメシウムフリー化（脱プロメシウム）は、プロメシウム-147の短い半減期（約2.6年）による発光の減衰や、放射性物質を取り扱う際の規制・安全管理の課題を解消するために進められてきました。

　主な代替手法としては、放射性物質を使う手法から、完全に非放射性の技術へシフトする手法までいくつかの方法があります。

1. トリチウム（水素-3）への移行

　プロメシウムと同じ放射性自己発光（ラジオルミネッセンス）を利用する方法として、トリチウムガスを微小なガラス管（トリチウム・ビーズ）に封入し、内面に塗った蛍光体を発光させる技術です。

• メリット: プロメシウムよりもさらに弱いベータ線しか出さず、半減期が約12.3年と比較的長いため、高級腕時計の文字盤やミリタリー機器などで長く利用されています。

2. 蓄光塗料（蓄光顔料）への移行

　放射性物質を一切使わず、光エネルギーを蓄えて暗闇で光らせる非放射性の蓄光技術への置き換えです。

• 仕組み: アルミン酸ストロ従来の硫化亜鉛に比べ、数倍から十数倍もの輝度と残光時間を持つ高輝度蓄光顔料（ユーロピウムなどを添加したもの）が開発されました。
• メリット: 放射線管理や廃棄の心配がなく、安全で半永久的に繰り返し使用できるため、時計の文字盤や非常口誘導灯などの主流となっています。

3. LED・EL（エレクトロルミネッセンス）などの電気式バックライト

　発光に放射線や蓄光を用いず、電力による電界発光（EL）やLEDのバックライトを利用する手法です。

• メリット: 計器類やディスプレイの視認性を自由かつ確実に確保でき、現代の電子機器や自動車のメーターなどで広く普及しています。