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

The European Spallation Source neutrino Super Beam

In this Snowmass 2021 white paper, we summarise the Conceptual Design of the European Spallation Source neutrino Super Beam (ESSvSB) experiment and its synergies with the possible future muon based facilities, e.g. a Low Energy nuSTORM and the Muon Collider. The ESSvSB will benefit from the high power, 5 MW, of the European Spallation Source (ESS) LINAC in Lund-Sweden to produce the world most intense neutrino beam, enabling measurements to be made at the second oscillation maximum. Assuming a ten-year exposure, physics simulations show that the CP-invariance violation can be established with a significance of 5 sigma over more than 70% of all values of delta CP and with an error in the measurement of the delta CP angle of less than 8 degree for all values of delta CP. However, several technological and physics challenges must be further studied before achieving a final Technical Design. Measuring at the 2nd oscillation maximum necessitates a very intense neutrino beam with the appropriate energy. For this, the ESS proton beam LINAC, which is designed to produce the world's most intense neutron beam, will need to be upgraded to 10 MW power, 2.5 GeV energy and 28 Hz beam pulse repetition rate. An accumulator ring will be required for the compression of the ESS LINAC beam pulse from 2.86 ms to 1.3 mus. A high power target station facility will be needed to produce a well-focused intense (super) mu-neutrino beam. The physics performance of that neutrino Super Beam in conjunction with a megaton underground Water Cherenkov neutrino far detector installed at a distance of either 360 km or 540 km from the ESS, the baseline, has been evaluated

The design and sensitivity of JUNO’s scintillator radiopurity pre-detector OSIRIS

606siopenThe OSIRIS detector is a subsystem of the liquid scintillator filling chain of the JUNO reactor neutrino experiment. Its purpose is to validate the radiopurity of the scintillator to assure that all components of the JUNO scintillator system work to specifications and only neutrino-grade scintillator is filled into the JUNO Central Detector. The aspired sensitivity level of 10-16g/g of 238U and 232Th requires a large (∼20m3) detection volume and ultralow background levels. The present paper reports on the design and major components of the OSIRIS detector, the detector simulation as well as the measuring strategies foreseen and the sensitivity levels to U/Th that can be reached in this setup.openAbusleme A.; Adam T.; Ahmad S.; Ahmed R.; Aiello S.; Akram M.; An F.; An G.; 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.; Lorenzo S.C.D.; Corti D.; Costa S.; Corso F.D.; 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 C.; 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.; Genster C.; 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.; Hong D.; 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.; Karagounis M.; 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.; Liang J.; 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.; Mayilyan D.; Mednieks I.; Meng Y.; Meregaglia A.; Meroni E.; Meyhofer D.; Mezzetto M.; Miller J.; Miramonti L.; Montini P.; Montuschi M.; Muller A.; Muralidharan P.; Nastasi M.; Naumov D.V.; Naumova E.; Navas-Nicolas D.; Nemchenok I.; NguyenThi 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.; Parkalian N.; Parmeggiano S.; Pei Y.; Pelliccia N.; Peng A.; Peng H.; Perrot F.; Petitjean P.-A.; Petrucci F.; Pilarczyk O.; Rico L.F.P.; 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 G.; 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 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 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 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 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, G.; 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.; Lorenzo, S. C. D.; Corti, D.; Costa, S.; Corso, F. D.; 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, C.; 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.; Genster, C.; 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.; Hong, D.; 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.; Karagounis, M.; 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.; Liang, J.; 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.; Mayilyan, D.; Mednieks, I.; Meng, Y.; Meregaglia, A.; Meroni, E.; Meyhofer, D.; Mezzetto, M.; Miller, J.; Miramonti, L.; Montini, P.; Montuschi, M.; Muller, A.; Muralidharan, P.; Nastasi, M.; Naumov, D. V.; Naumova, E.; Navas-Nicolas, D.; Nemchenok, I.; Nguyenthi, 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.; Parkalian, N.; Parmeggiano, S.; Pei, Y.; Pelliccia, N.; Peng, A.; Peng, H.; Perrot, F.; Petitjean, P. -A.; Petrucci, F.; Pilarczyk, O.; Rico, L. F. P.; 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, G.; 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, 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, 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, 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, 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