Radioactivity control strategy for the JUNO detector

602siopenJUNO is a massive liquid scintillator detector with a primary scientific goal of determining the neutrino mass ordering by studying the oscillated anti-neutrino flux coming from two nuclear power plants at 53 km distance. The expected signal anti-neutrino interaction rate is only 60 counts per day (cpd), therefore a careful control of the background sources due to radioactivity is critical. In particular, natural radioactivity present in all materials and in the environment represents a serious issue that could impair the sensitivity of the experiment if appropriate countermeasures were not foreseen. In this paper we discuss the background reduction strategies undertaken by the JUNO collaboration to reduce at minimum the impact of natural radioactivity. We describe our efforts for an optimized experimental design, a careful material screening and accurate detector production handling, and a constant control of the expected results through a meticulous Monte Carlo simulation program. We show that all these actions should allow us to keep the background count rate safely below the target value of 10 Hz (i.e. ∼1 cpd accidental background) in the default fiducial volume, above an energy threshold of 0.7 MeV. [Figure not available: see fulltext.]openAbusleme A.; Adam T.; Ahmad S.; Ahmed R.; Aiello S.; Akram M.; An F.; An Q.; Andronico G.; Anfimov N.; Antonelli V.; Antoshkina T.; Asavapibhop B.; de Andre J.P.A.M.; Auguste D.; Babic A.; Baldini W.; Barresi A.; Basilico D.; Baussan E.; Bellato M.; Bergnoli A.; Birkenfeld T.; Blin S.; Blum D.; Blyth S.; Bolshakova A.; Bongrand M.; Bordereau C.; Breton D.; Brigatti A.; Brugnera R.; Bruno R.; Budano A.; Buscemi M.; Busto J.; Butorov I.; Cabrera A.; Cai H.; Cai X.; Cai Y.; Cai Z.; Cammi A.; Campeny A.; Cao C.; Cao G.; Cao J.; Caruso R.; Cerna C.; Chang J.; Chang Y.; Chen P.; Chen P.-A.; Chen S.; Chen X.; Chen Y.-W.; Chen Y.; Chen Y.; Chen Z.; Cheng J.; Cheng Y.; Chetverikov A.; Chiesa D.; Chimenti P.; Chukanov A.; Claverie G.; Clementi C.; Clerbaux B.; Conforti Di Lorenzo S.; Corti D.; Cremonesi O.; Dal Corso F.; Dalager O.; De La Taille C.; Deng J.; Deng Z.; Deng Z.; Depnering W.; Diaz M.; Ding X.; Ding Y.; Dirgantara B.; Dmitrievsky S.; Dohnal T.; Dolzhikov D.; Donchenko G.; Dong J.; Doroshkevich E.; Dracos M.; Druillole F.; Du S.; Dusini S.; Dvorak M.; Enqvist T.; Enzmann H.; Fabbri A.; Fajt L.; Fan D.; Fan L.; Fang J.; Fang W.; Fargetta M.; Fedoseev D.; Fekete V.; Feng L.-C.; Feng Q.; Ford R.; Formozov A.; Fournier A.; Gan H.; Gao F.; Garfagnini A.; Giammarchi M.; Giaz A.; Giudice N.; Gonchar M.; Gong G.; Gong H.; Gornushkin Y.; Gottel A.; Grassi M.; Grewing C.; Gromov V.; Gu M.; Gu X.; Gu Y.; Guan M.; Guardone N.; Gul M.; Guo C.; Guo J.; Guo W.; Guo X.; Guo Y.; Hackspacher P.; Hagner C.; Han R.; Han Y.; Hassan M.S.; He M.; He W.; Heinz T.; Hellmuth P.; Heng Y.; Herrera R.; Hor Y.K.; Hou S.; Hsiung Y.; Hu B.-Z.; Hu H.; Hu J.; Hu J.; Hu S.; Hu T.; Hu Z.; Huang C.; Huang G.; Huang H.; Huang W.; Huang X.; Huang X.; Huang Y.; Hui J.; Huo L.; Huo W.; Huss C.; Hussain S.; Ioannisian A.; Isocrate R.; Jelmini B.; Jen K.-L.; Jeria I.; Ji X.; Ji X.; Jia H.; Jia J.; Jian S.; Jiang D.; Jiang X.; Jin R.; Jing X.; Jollet C.; Joutsenvaara J.; Jungthawan S.; Kalousis L.; Kampmann P.; Kang L.; Karaparambil R.; Kazarian N.; Khan W.; Khosonthongkee K.; Korablev D.; Kouzakov K.; Krasnoperov A.; Kruth A.; Kutovskiy N.; Kuusiniemi P.; Lachenmaier T.; Landini C.; Leblanc S.; Lebrin V.; Lefevre F.; Lei R.; Leitner R.; Leung J.; Li D.; Li F.; Li F.; Li H.; Li H.; Li J.; Li M.; Li M.; Li N.; Li N.; Li Q.; Li R.; Li S.; Li T.; Li W.; Li W.; Li X.; Li X.; Li X.; Li Y.; Li Y.; Li Z.; Li Z.; Li Z.; Liang H.; Liang H.; Liao J.; Liebau D.; Limphirat A.; Limpijumnong S.; Lin G.-L.; Lin S.; Lin T.; Ling J.; Lippi I.; Liu F.; Liu H.; Liu H.; Liu H.; Liu H.; Liu H.; Liu J.; Liu J.; Liu M.; Liu Q.; Liu Q.; Liu R.; Liu S.; Liu S.; Liu S.; Liu X.; Liu X.; Liu Y.; Liu Y.; Lokhov A.; Lombardi P.; Lombardo C.; Loo K.; Lu C.; Lu H.; Lu J.; Lu J.; Lu S.; Lu X.; Lubsandorzhiev B.; Lubsandorzhiev S.; Ludhova L.; Luo F.; Luo G.; Luo P.; Luo S.; Luo W.; Lyashuk V.; Ma B.; Ma Q.; Ma S.; Ma X.; Ma X.; Maalmi J.; Malyshkin Y.; Mantovani F.; Manzali F.; Mao X.; Mao Y.; Mari S.M.; Marini F.; Marium S.; Martellini C.; Martin-Chassard G.; Martini A.; Mayer M.; Mayilyan D.; Mednieks I.; Meng Y.; Meregaglia A.; Meroni E.; Meyhofer D.; Mezzetto M.; Miller J.; Miramonti L.; Montini P.; Montuschi M.; Muller A.; Nastasi M.; Naumov D.V.; Naumova E.; Navas-Nicolas D.; Nemchenok I.; Nguyen Thi M.T.; Ning F.; Ning Z.; Nunokawa H.; Oberauer L.; Ochoa-Ricoux J.P.; Olshevskiy A.; Orestano D.; Ortica F.; Othegraven R.; Pan H.-R.; Paoloni A.; Parmeggiano S.; Pei Y.; Pelliccia N.; Peng A.; Peng H.; Perrot F.; Petitjean P.-A.; Petrucci F.; Pilarczyk O.; Pineres Rico L.F.; Popov A.; Poussot P.; Pratumwan W.; Previtali E.; Qi F.; Qi M.; Qian S.; Qian X.; Qian Z.; Qiao H.; Qin Z.; Qiu S.; Rajput M.U.; Ranucci G.; Raper N.; Re A.; Rebber H.; Rebii A.; Ren B.; Ren J.; Ricci B.; Robens M.; Roche M.; Rodphai N.; Romani A.; Roskovec B.; Roth C.; Ruan X.; Ruan X.; Rujirawat S.; Rybnikov A.; Sadovsky A.; Saggese P.; Sanfilippo S.; Sangka A.; Sanguansak N.; Sawangwit U.; Sawatzki J.; Sawy F.; Schever M.; Schwab C.; Schweizer K.; Selyunin A.; Serafini A.; Settanta G.; Settimo M.; Shao Z.; Sharov V.; Shaydurova A.; Shi J.; Shi Y.; Shutov V.; Sidorenkov A.; Simkovic F.; Sirignano C.; Siripak J.; Sisti M.; Slupecki M.; Smirnov M.; Smirnov O.; Sogo-Bezerra T.; Sokolov S.; Songwadhana J.; Soonthornthum B.; Sotnikov A.; Sramek O.; Sreethawong W.; Stahl A.; Stanco L.; Stankevich K.; Stefanik D.; Steiger H.; Steinmann J.; Sterr T.; Stock M.R.; Strati V.; Studenikin A.; Sun S.; Sun X.; Sun Y.; Sun Y.; Suwonjandee N.; Szelezniak M.; Tang J.; Tang Q.; Tang Q.; Tang X.; Tietzsch A.; Tkachev I.; Tmej T.; Treskov K.; Triossi A.; Troni G.; Trzaska W.; Tuve C.; Ushakov N.; van den Boom J.; van Waasen S.; Vanroyen G.; Vassilopoulos N.; Vedin V.; Verde G.; Vialkov M.; Viaud B.; Vollbrecht M.C.; Volpe C.; Vorobel V.; Voronin D.; Votano L.; Walker P.; Wang C.; Wang C.-H.; Wang E.; Wang G.; Wang J.; Wang J.; Wang K.; Wang L.; Wang M.; Wang M.; Wang M.; Wang R.; Wang S.; Wang W.; Wang W.; Wang W.; Wang X.; Wang X.; Wang Y.; Wang Y.; Wang Y.; Wang Y.; Wang Y.; Wang Y.; Wang Y.; Wang Z.; Wang Z.; Wang Z.; Wang Z.; Waqas M.; Watcharangkool A.; Wei L.; Wei W.; Wei W.; Wei Y.; Wen L.; Wiebusch C.; Wong S.C.-F.; Wonsak B.; Wu D.; Wu F.; Wu Q.; Wu Z.; Wurm M.; Wurtz J.; Wysotzki C.; Xi Y.; Xia D.; Xie X.; Xie Y.; Xie Z.; Xing Z.; Xu B.; Xu C.; Xu D.; Xu F.; Xu H.; Xu J.; Xu J.; Xu M.; Xu Y.; Xu Y.; Yan B.; Yan T.; Yan W.; Yan X.; Yan Y.; Yang A.; Yang C.; Yang C.; Yang H.; Yang J.; Yang L.; Yang X.; Yang Y.; Yang Y.; Yao H.; Yasin Z.; Ye J.; Ye M.; Ye Z.; Yegin U.; Yermia F.; Yi P.; Yin N.; Yin X.; You Z.; Yu B.; Yu C.; Yu C.; Yu H.; Yu M.; Yu X.; Yu Z.; Yu Z.; Yuan C.; Yuan Y.; Yuan Z.; Yuan Z.; Yue B.; Zafar N.; Zambanini A.; Zavadskyi V.; Zeng S.; Zeng T.; Zeng Y.; Zhan L.; Zhang A.; Zhang F.; Zhang G.; Zhang H.; Zhang H.; Zhang J.; Zhang J.; Zhang J.; Zhang J.; Zhang J.; Zhang P.; Zhang Q.; Zhang S.; Zhang S.; Zhang T.; Zhang X.; Zhang X.; Zhang X.; Zhang Y.; Zhang Y.; Zhang Y.; Zhang Y.; Zhang Y.; Zhang Y.; Zhang Z.; Zhang Z.; Zhao F.; Zhao J.; Zhao R.; Zhao S.; Zhao T.; Zheng D.; Zheng H.; Zheng M.; Zheng Y.; Zhong W.; Zhou J.; Zhou L.; Zhou N.; Zhou S.; Zhou T.; Zhou X.; Zhu J.; Zhu K.; Zhu K.; Zhu Z.; Zhuang B.; Zhuang H.; Zong L.; Zou J.Abusleme, A.; Adam, T.; Ahmad, S.; Ahmed, R.; Aiello, S.; Akram, M.; An, F.; An, Q.; Andronico, G.; Anfimov, N.; Antonelli, V.; Antoshkina, T.; Asavapibhop, B.; de Andre, J. P. A. M.; Auguste, D.; Babic, A.; Baldini, W.; Barresi, A.; Basilico, D.; Baussan, E.; Bellato, M.; Bergnoli, A.; Birkenfeld, T.; Blin, S.; Blum, D.; Blyth, S.; Bolshakova, A.; Bongrand, M.; Bordereau, C.; Breton, D.; Brigatti, A.; Brugnera, R.; Bruno, R.; Budano, A.; Buscemi, M.; Busto, J.; Butorov, I.; Cabrera, A.; Cai, H.; Cai, X.; Cai, Y.; Cai, Z.; Cammi, A.; Campeny, A.; Cao, C.; Cao, G.; Cao, J.; Caruso, R.; Cerna, C.; Chang, J.; Chang, Y.; Chen, P.; Chen, P. -A.; Chen, S.; Chen, X.; Chen, Y. -W.; Chen, Y.; Chen, Y.; Chen, Z.; Cheng, J.; Cheng, Y.; Chetverikov, A.; Chiesa, D.; Chimenti, P.; Chukanov, A.; Claverie, G.; Clementi, C.; Clerbaux, B.; Conforti Di Lorenzo, S.; Corti, D.; Cremonesi, O.; Dal Corso, F.; Dalager, O.; De La Taille, C.; Deng, J.; Deng, Z.; Deng, Z.; Depnering, W.; Diaz, M.; Ding, X.; Ding, Y.; Dirgantara, B.; Dmitrievsky, S.; Dohnal, T.; Dolzhikov, D.; Donchenko, G.; Dong, J.; Doroshkevich, E.; Dracos, M.; Druillole, F.; Du, S.; Dusini, S.; Dvorak, M.; Enqvist, T.; Enzmann, H.; Fabbri, A.; Fajt, L.; Fan, D.; Fan, L.; Fang, J.; Fang, W.; Fargetta, M.; Fedoseev, D.; Fekete, V.; Feng, L. -C.; Feng, Q.; Ford, R.; Formozov, A.; Fournier, A.; Gan, H.; Gao, F.; Garfagnini, A.; Giammarchi, M.; Giaz, A.; Giudice, N.; Gonchar, M.; Gong, G.; Gong, H.; Gornushkin, Y.; Gottel, A.; Grassi, M.; Grewing, C.; Gromov, V.; Gu, M.; Gu, X.; Gu, Y.; Guan, M.; Guardone, N.; Gul, M.; Guo, C.; Guo, J.; Guo, W.; Guo, X.; Guo, Y.; Hackspacher, P.; Hagner, C.; Han, R.; Han, Y.; Hassan, M. S.; He, M.; He, W.; Heinz, T.; Hellmuth, P.; Heng, Y.; Herrera, R.; Hor, Y. K.; Hou, S.; Hsiung, Y.; Hu, B. -Z.; Hu, H.; Hu, J.; Hu, J.; Hu, S.; Hu, T.; Hu, Z.; Huang, C.; Huang, G.; Huang, H.; Huang, W.; Huang, X.; Huang, X.; Huang, Y.; Hui, J.; Huo, L.; Huo, W.; Huss, C.; Hussain, S.; Ioannisian, A.; Isocrate, R.; Jelmini, B.; Jen, K. -L.; Jeria, I.; Ji, X.; Ji, X.; Jia, H.; Jia, J.; Jian, S.; Jiang, D.; Jiang, X.; Jin, R.; Jing, X.; Jollet, C.; Joutsenvaara, J.; Jungthawan, S.; Kalousis, L.; Kampmann, P.; Kang, L.; Karaparambil, R.; Kazarian, N.; Khan, W.; Khosonthongkee, K.; Korablev, D.; Kouzakov, K.; Krasnoperov, A.; Kruth, A.; Kutovskiy, N.; Kuusiniemi, P.; Lachenmaier, T.; Landini, C.; Leblanc, S.; Lebrin, V.; Lefevre, F.; Lei, R.; Leitner, R.; Leung, J.; Li, D.; Li, F.; Li, F.; Li, H.; Li, H.; Li, J.; Li, M.; Li, M.; Li, N.; Li, N.; Li, Q.; Li, R.; Li, S.; Li, T.; Li, W.; Li, W.; Li, X.; Li, X.; Li, X.; Li, Y.; Li, Y.; Li, Z.; Li, Z.; Li, Z.; Liang, H.; Liang, H.; Liao, J.; Liebau, D.; Limphirat, A.; Limpijumnong, S.; Lin, G. -L.; Lin, S.; Lin, T.; Ling, J.; Lippi, I.; Liu, F.; Liu, H.; Liu, H.; Liu, H.; Liu, H.; Liu, H.; Liu, J.; Liu, J.; Liu, M.; Liu, Q.; Liu, Q.; Liu, R.; Liu, S.; Liu, S.; Liu, S.; Liu, X.; Liu, X.; Liu, Y.; Liu, Y.; Lokhov, A.; Lombardi, P.; Lombardo, C.; Loo, K.; Lu, C.; Lu, H.; Lu, J.; Lu, J.; Lu, S.; Lu, X.; Lubsandorzhiev, B.; Lubsandorzhiev, S.; Ludhova, L.; Luo, F.; Luo, G.; Luo, P.; Luo, S.; Luo, W.; Lyashuk, V.; Ma, B.; Ma, Q.; Ma, S.; Ma, X.; Ma, X.; Maalmi, J.; Malyshkin, Y.; Mantovani, F.; Manzali, F.; Mao, X.; Mao, Y.; Mari, S. M.; Marini, F.; Marium, S.; Martellini, C.; Martin-Chassard, G.; Martini, A.; Mayer, M.; Mayilyan, D.; Mednieks, I.; Meng, Y.; Meregaglia, A.; Meroni, E.; Meyhofer, D.; Mezzetto, M.; Miller, J.; Miramonti, L.; Montini, P.; Montuschi, M.; Muller, A.; Nastasi, M.; Naumov, D. V.; Naumova, E.; Navas-Nicolas, D.; Nemchenok, I.; Nguyen Thi, M. T.; Ning, F.; Ning, Z.; Nunokawa, H.; Oberauer, L.; Ochoa-Ricoux, J. P.; Olshevskiy, A.; Orestano, D.; Ortica, F.; Othegraven, R.; Pan, H. -R.; Paoloni, A.; Parmeggiano, S.; Pei, Y.; Pelliccia, N.; Peng, A.; Peng, H.; Perrot, F.; Petitjean, P. -A.; Petrucci, F.; Pilarczyk, O.; Pineres Rico, L. F.; Popov, A.; Poussot, P.; Pratumwan, W.; Previtali, E.; Qi, F.; Qi, M.; Qian, S.; Qian, X.; Qian, Z.; Qiao, H.; Qin, Z.; Qiu, S.; Rajput, M. U.; Ranucci, G.; Raper, N.; Re, A.; Rebber, H.; Rebii, A.; Ren, B.; Ren, J.; Ricci, B.; Robens, M.; Roche, M.; Rodphai, N.; Romani, A.; Roskovec, B.; Roth, C.; Ruan, X.; Ruan, X.; Rujirawat, S.; Rybnikov, A.; Sadovsky, A.; Saggese, P.; Sanfilippo, S.; Sangka, A.; Sanguansak, N.; Sawangwit, U.; Sawatzki, J.; Sawy, F.; Schever, M.; Schwab, C.; Schweizer, K.; Selyunin, A.; Serafini, A.; Settanta, G.; Settimo, M.; Shao, Z.; Sharov, V.; Shaydurova, A.; Shi, J.; Shi, Y.; Shutov, V.; Sidorenkov, A.; Simkovic, F.; Sirignano, C.; Siripak, J.; Sisti, M.; Slupecki, M.; Smirnov, M.; Smirnov, O.; Sogo-Bezerra, T.; Sokolov, S.; Songwadhana, J.; Soonthornthum, B.; Sotnikov, A.; Sramek, O.; Sreethawong, W.; Stahl, A.; Stanco, L.; Stankevich, K.; Stefanik, D.; Steiger, H.; Steinmann, J.; Sterr, T.; Stock, M. R.; Strati, V.; Studenikin, A.; Sun, S.; Sun, X.; Sun, Y.; Sun, Y.; Suwonjandee, N.; Szelezniak, M.; Tang, J.; Tang, Q.; Tang, Q.; Tang, X.; Tietzsch, A.; Tkachev, I.; Tmej, T.; Treskov, K.; Triossi, A.; Troni, G.; Trzaska, W.; Tuve, C.; Ushakov, N.; van den Boom, J.; van Waasen, S.; Vanroyen, G.; Vassilopoulos, N.; Vedin, V.; Verde, G.; Vialkov, M.; Viaud, B.; Vollbrecht, M. C.; Volpe, C.; Vorobel, V.; Voronin, D.; Votano, L.; Walker, P.; Wang, C.; Wang, C. -H.; Wang, E.; Wang, G.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, K.; Wang, L.; Wang, M.; Wang, M.; Wang, M.; Wang, R.; Wang, S.; Wang, W.; Wang, W.; Wang, W.; Wang, X.; Wang, X.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Z.; Wang, Z.; Wang, Z.; Wang, Z.; Waqas, M.; Watcharangkool, A.; Wei, L.; Wei, W.; Wei, W.; Wei, Y.; Wen, L.; Wiebusch, C.; Wong, S. C. -F.; Wonsak, B.; Wu, D.; Wu, F.; Wu, Q.; Wu, Z.; Wurm, M.; Wurtz, J.; Wysotzki, C.; Xi, Y.; Xia, D.; Xie, X.; Xie, Y.; Xie, Z.; Xing, Z.; Xu, B.; Xu, C.; Xu, D.; Xu, F.; Xu, H.; Xu, J.; Xu, J.; Xu, M.; Xu, Y.; Xu, Y.; Yan, B.; Yan, T.; Yan, W.; Yan, X.; Yan, Y.; Yang, A.; Yang, C.; Yang, C.; Yang, H.; Yang, J.; Yang, L.; Yang, X.; Yang, Y.; Yang, Y.; Yao, H.; Yasin, Z.; Ye, J.; Ye, M.; Ye, Z.; Yegin, U.; Yermia, F.; Yi, P.; Yin, N.; Yin, X.; You, Z.; Yu, B.; Yu, C.; Yu, C.; Yu, H.; Yu, M.; Yu, X.; Yu, Z.; Yu, Z.; Yuan, C.; Yuan, Y.; Yuan, Z.; Yuan, Z.; Yue, B.; Zafar, N.; Zambanini, A.; Zavadskyi, V.; Zeng, S.; Zeng, T.; Zeng, Y.; Zhan, L.; Zhang, A.; Zhang, F.; Zhang, G.; Zhang, H.; Zhang, H.; Zhang, J.; Zhang, J.; Zhang, J.; Zhang, J.; Zhang, J.; Zhang, P.; Zhang, Q.; Zhang, S.; Zhang, S.; Zhang, T.; Zhang, X.; Zhang, X.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Z.; Zhang, Z.; Zhao, F.; Zhao, J.; Zhao, R.; Zhao, S.; Zhao, T.; Zheng, D.; Zheng, H.; Zheng, M.; Zheng, Y.; Zhong, W.; Zhou, J.; Zhou, L.; Zhou, N.; Zhou, S.; Zhou, T.; Zhou, X.; Zhu, J.; Zhu, K.; Zhu, K.; Zhu, Z.; Zhuang, B.; Zhuang, H.; Zong, L.; Zou, J