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experiment using a 
Cf calibration sourceLee, D. H.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1072, p.170216_1 - 170216_6, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：96.29(Instruments & Instrumentation)JSNS investigates short-baseline neutrino oscillations using a 24-meter baseline and a 17-tonne Gd-loaded liquid scintillator target. Accurate event-reconstruction algorithms are crucial for analyzing experimental data. The algorithms undergo meticulous validation through calibration with a Cf source. This paper outlines the methodology and evaluates the reconstruction performance, focusing on neutrino interactions up to approximately 50 MeV for sterile neutrino searches. Both Cf and Michel electron events are studied to evaluate reconstruction accuracy. The analysis concludes that the uncertainty of the fiducial volume, with an appropriate correction, is much less than the requirement of JSNS requirement (10%). Furthermore, the energy resolution is measured to be 3.3 
0.1% for the Michel electron endpoint and 4.3 0.1% for the n-Gd peak in the central region.
坂下 耕一; 荒川 侑人; 増山 康一; 佐藤 浩一; 関 一成; 春日井 好己; 石井 哲朗
Radiation Safety Management, 23, p.7 - 15, 2025/03
Radioactivity concentrations of short-lived nuclides of 
C, 
N, 
O and 
Ar with half-lives of about 2 to 110 min, produced by air activation under the spallation neutron environment at the Materials and Life Science Experimental Facility in J-PARC, were measured using a scintillation gas monitor. Since these radionuclides decay with 
without emitting 
-rays except for Ar, the contribution of each radionuclide was separated by fitting a multi-component function depending on the half-lives of the products to the time variation of measured counting rates. Concentration conversion factors to convert count rates to radioactivity concentrations were determined by taking account of the result of Monte Carlo calculations. Using this method, the radioactivity concentrations of these nuclides were obtained with an accuracy of about 10-25%.
百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; 鈴谷 賢太郎; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2025(2), p.023H02_1 - 023H02_8, 2025/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)JSNS (J-PARC Sterile Neutrino Search a t J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment that is searching for sterile neutrinos via the observation of 
appearance oscillations using neutrinos from muon decay-at-rest. For this search, rejecting cosmic-ray-induced neutron events by Pulse Shape Discrimination (PSD) is essential because the JSNS detector is located above ground, on the third floor of the building. We have achieved 94.95
rejection of neutron events while keeping 92.82
of signal, electron-like events using a data-driven likelihood method. This article will report the PSD technique using the full fiducial volume of the JSNS detector.
Marzec, E.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.
Physical Review Letters, 134, p.081801_1 - 081801_9, 2025/00
We present the first measurement of the missing energy due to nuclear effects in monoenergetic, muon neutrino charged-current interactions on carbon, originating from 
decay at rest (
), performed with the J-PARC Sterile Neutrino Search at the J-PARC Spallation Neutron Source liquid scintillator based experiment. Toward characterizing the neutrino interaction, ostensibly 
or 
C 
N, we define the missing energy as the energy transferred to the nucleus (
) minus the kinetic energy of the outgoing proton(s), 
, and relate this to visible energy in the detector, ![$$E_m = E_{nu_{mu}} (235.5 MeV) - m_{mu}(105.7 MeV) + [m_n - m_p(1.3 MeV)] - E_{vis}$$](/search/images/ERCV41JAHUQEKX11LRXHKX11LRWXK5L3EAUDEMZVFY0SATLFKYUSALJANVPXWXDNOV4SQMJQGUXDOICNMVLCSIBLEBNW0X1OEAWSA1K5OAUDCLRTEBGWKVRJLUQC0ICFL33XM0LTPUSA.gif)
. The missing energy, which is naively expected to be zero in the absence of nuclear effects (e.g., nucleon separation energy, Fermi momenta, and final-state interactions), is uniquely sensitive to many aspects of the interaction, and has previously been inaccessible with neutrinos. The shape-only, differential cross section measurement reported, based on a 
pure double-coincidence kaon decay-at-rest signal (621 total events), provides detailed insight into neutrino-nucleus interactions, allowing even the nuclear orbital shell of the struck nucleon to be inferred. The measurement provides an important benchmark for models and event generators at hundreds of MeV neutrino energies, characterized by the difficult-to-model transition region between neutrino-nucleus and neutrino-nucleon scattering, and relevant for applications in nuclear physics, neutrino oscillation measurements, and Type-II supernova studies.
experimentLee, D. H.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.
European Physical Journal C, 84, p.409_1 - 409_6, 2024/04
被引用回数：1 パーセンタイル：47.16(Physics, Particles & Fields)JSNS (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment that searches for sterile neutrinos via the observation of 
appearance oscillations using muon decay-at-rest neutrinos. The JSNS experiment performed data taking from 2021. In this manuscript, a study of the accidental background is presented. The rate of the accidental background is (9.29
0.39)
10
/ spill with 0.75 MW beam power and comparable to the expected number of signal events.
-II neutrino targetShin, C. D.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 18(12), p.T12001_1 - T12001_9, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)The JSNS (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment designed for the search for sterile neutrinos. The experiment is currently at the stage of the second phase named JSNS-II with two detectors at near and far locations from the neutrino source. One of the key components of the experiment is an acrylic vessel, that is used for the target volume for the detection of the anti-neutrinos. The specifications, design, and measured properties of the acrylic vessel are described.
detector味村 周平*; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; 鈴谷 賢太郎; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1014, p.165742_1 - 165742_15, 2021/10
被引用回数：24 パーセンタイル：94.46(Instruments & Instrumentation)The JSNS (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source) experiment aims to search for oscillations involving a sterile neutrino in the eV mass-splitting range. The experiment will search for the appearance of electron antineutrinos oscillated from muon antineutrinos. The electron antineutrinos are detected via the inverse beta decay process using a liquid scintillator detector. A 1MW beam of 3 GeV protons incident on a spallation neutron target produces an intense and pulsed neutrino source from pion, muon, and kaon decay at rest. The JSNS detector is located 24m away from the neutrino source and began operation from June 2020. The detector contains 17 tonnes of gadolinium (Gd) loaded liquid scintillator (LS) in an acrylic vessel, as a neutrino target. It is surrounded by 31 tonnes of unloaded LS in a stainless steel tank. Optical photons produced in LS are viewed by 120 R7081 Hamamatsu 10-inch Photomultiplier Tubes (PMTs). In this paper, we describe the JSNS detector design, construction, and operation.
Park, J. S.*; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 明午 伸一郎; 酒井 健二; 鈴谷 賢太郎; 他55名*
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2021(6), p.063C01_1 - 063C01_12, 2021/06
被引用回数：1 パーセンタイル：12.01(Physics, Multidisciplinary)The Sterile Neutrino Search at the J-PARC Spallation Neutron Source (JSNS) experiment aims to search for sterile neutrino oscillations using a neutrino beam from muon decays at rest. The JSNS2 detector contains 17 tons of 0.1
gadolinium (Gd) loaded liquid scintillator (LS) as a neutrino target. Detector construction was completed in the spring of 2020. A slow control and monitoring system (SCMS) was implemented for reliable control and quick monitoring of the detector operational status and environmental conditions. It issues an alarm if any of the monitored parameters exceed a preset acceptable range. The SCMS monitors the high voltage of the photomultiplier tubes, the LS level in the detector, possible LS overflow and leakage, the temperature and air pressure in the detector, the humidity of the experimental hall, and the LS flow rate during filling and extraction. An initial 10 days of data-taking with a neutrino beam was done following a successful commissioning of the detector and SCMS in 2020 June. In this paper, we present a description of the assembly and installation of the SCMS and its performance.
春日井 好己; 佐藤 浩一; 高橋 一智*; 宮本 幸博; 甲斐 哲也; 原田 正英; 羽賀 勝洋; 高田 弘
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011144_1 - 011144_6, 2021/03
J-PARCの物質・生命科学実験施設では、2008年より水銀を使った核破砕中性子源を運用している。水銀を内包するステンレス製の水銀標的容器は、放射線損傷等のため定期的な交換が必要である。本件では、2011年に実施した最初の標的容器交換にともなう一連の作業で観測された標的容器等からのトリチウムの放出挙動とその解析結果について報告する。
原田 正英; 関島 光昭*; 森川 宣之*; 増田 志歩; 木下 秀孝; 酒井 健二; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 武藤 儀一*; 鈴木 彰夫*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011099_1 - 011099_6, 2021/03
J-PARC MLFでは、ゲルマニウム半導体検出器(Ge検出器)を用いた線エネルギー解析により、系から漏洩した放射性物質を観測することで、水銀標的及び水銀循環系の故障の兆候を見つけ出すための統合水銀放射能モニター(UHAM)を設置しており、3つのサンプリングポートと放射線モニターとの組み合わせにより構成されている。(1)HAM(水銀容器と冷却水容器のヘリウムガス層を監視する)、(2)CAM(水銀循環系が稼働しているホットセルの空気を監視する)、(3)VAM(水銀容器が設置されているヘリウムベッセル内のヘリウムガスを監視する)。放射性物質の漏洩が検知されると、即座に警報が発報し、加速器制御系へ運転停止信号が送られる。ソフトウェアとハードウェアは、毎年適宜更新されている。例えば、HAMを二重化するための2台のGe検出器の設置、各系統に高計数率時のGe検出器への補償として、NaIシンチレーション検出器の設置を行っている。2015年4月の水銀容器の冷却水の漏洩時には、UHAMは活躍した。すなわち、VAMが、ヘリウムベッセル内の計数率の異常上昇を検知した。その後、測定された放射性物質の情報から、水銀の漏洩ではなく冷却水の漏洩であることを明らかにした。
甲斐 哲也; 内田 敏嗣; 木下 秀孝; 関 正和; 大井 元貴; 涌井 隆; 羽賀 勝洋; 春日井 好己; 高田 弘
Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012042_1 - 012042_4, 2018/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)At J-PARC an Off-gas processing system has been utilized to a purging process before the target vessel replacement and an air-flow control procedure to minimize radioactivity release during the replacement. In 2011 the first replacement was carried out after a 500 MWh operation, and the tritium release was measured. It was suggested that the tritium release must be less than that measured at the replacement in 2011 even at the nominal operation of 5,000 MWh. Some procedures of an air-flow control and a rubber plug insertion have been introduced from the replacements in 2013, resulting that the amount of tritium release could be reduced to less than that released in 2011 at the nominal operation.
春日井 好己; 原田 正英; 甲斐 哲也; 大井 元貴; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
JAEA-Data/Code 2015-033, 28 Pages, 2016/03
JAEA-Data-Code-2015-033.pdf:1.78MB
J-PARC、物質・生命科学実験施設(MLF)の水銀を使った核破砕中性子源周りの高エネルギー中性子束及びスペクトルを、多数箔放射化法で測定した。この実験で使った中性子反応のしきい値は0.1から50MeVであった。実験における箔の照射は、2008年5月30日から31日にかけて実施されたMLFにおける初めてのビーム運転の際に行われたものである。照射後、各金属箔の放射能をHPGe検出器で測定し、中性子誘導反応のターゲット周りにおける反応率分布のデータを得た。これらのデータを使い、各測定位置における高エネルギー中性子束及びスペクトルをアンフォールディング法で導出した。その際、初期スペクトルとしてPHITSによる計算値を用いた。初期スペクトルとアンフォールディングスペクトルを比較したところ、計算結果(これはMLFのターゲット集合体の中性子工学設計の基礎となったものであるが)は、実験値に30%で一致することがわかった。
原田 正英; 勅使河原 誠; 前川 藤夫; 大井 元貴; 春日井 好己; 高田 弘
Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.104 - 109, 2014/07
被引用回数：3 パーセンタイル：22.16(Materials Science, Multidisciplinary)JSNS/J-PARCには、3台の多層構造を有する超臨界水素モデレーターがある。モデレータ1号機の製作において、室温層及び極低温層での熱収縮の違いが、製造プロセスを困難にさせることがわかった。そこで、モデレーター2号機の製作のために、配管材料として低熱収縮材料、インバーを使用することを提案した。製造性を確認するためのインバー配管に関する曲げ試験,溶接試験,異材継手試験を行った。まず、直径22mmの配管を曲げ半径44mmでの曲げ試験を行い、液体窒素で予備冷却し低速なら問題なく曲がることを確認した。TIG溶接では、溶接開先を変えて、適切な開先形状を決定した。そして、接合部分を含む摩擦圧接による異材継手インバー-A6061製とインバー-SS316L製のロッドから、サイズ60mm、直径4または6mmの試験片を切り出し、2温度(室温と77K(液体窒素温度)で、引張試験を行った。その結果、どの接合材も、接合強度(0.2%耐力)が母材よりも大きいことがわかった。以上より、インバー配管は、モデレーター2号機に使用可能であることを確認できた。
大井 元貴; 勅使河原 誠; 原田 正英; 直江 崇; 前川 藤夫; 春日井 好己
Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.117 - 122, 2014/07
被引用回数：4 パーセンタイル：22.16(Materials Science, Multidisciplinary)大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源では、短パルス中性子ビームを生成するために、デカップラーと呼ばれる中性子吸収材を使用している。従来のAg-In-Cdデカップラーは放射化量が高いという問題があり、われわれは次世代デカップラーとして放射化量の少ないAu-In-Cd合金の開発を行っている。これまでの開発においてAu-In-Cd合金の製造には成功した。デカップラーは冷却のためにアルミ合金製のモデレータ容器と接合することが必要である。本研究ではHIP接合によるアルミ合金とAu-In-Cd合金の接合試験を行った。HIP接合は、高温高圧により異種材料を接合するため、曲面で構成されるデカップラーの接合に適している。接合試験の結果、温度535
C,圧力100MPa,保持時間1時間の場合に、設計上必要な接合強度30MPaを上回る86.6MPaの接合強度が得られた。今回の結果では、接合部の拡散層が500
mと広いため、今後はより最適な接合条件探しを行うとともに、Au-In-Cd合金接合材の中性子照射の影響について調べる。
高田 弘; 羽賀 勝洋; 明午 伸一郎; 達本 衡輝; 春日井 好己; 二川 正敏
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerators (AccApp '13), p.154 - 158, 2014/05
J-PARCのパルス核破砕中性子源施設では顕著な進捗が得られている。1つは、水銀ターゲットに生成され、入射による熱付与によって水銀ターゲット内に発生し、容器内壁に大きな損傷を与える要因となる圧力波を、水銀に微小気泡を注入することによって低減した。これは、新しいその場診断システムであるレーザードップラー振動計を用いて、微小気泡の注入によって圧力波が確実に低減されたことを確認した。また、超臨界の低温水素システムでは、ヘリウム循環系に残留する不純物を除去するための外部精製器を導入し、その結果、95日の運転後でも熱交換器における圧力損失を数kPa程度に抑制することができた。さらに、低温水素システムにサンプリングラインを設け、水素ガスを抽出できるようにした。ラマン分光分析を行った結果、運転中にパラ水素が100%の割合を占めることを確認し、これによってモデレータで発生させた中性子は、その強度やパルス波形が長期の運転中も変わらないこと示した。
甲斐 哲也; 春日井 好己; 大井 元貴; 粉川 広行; 羽賀 勝洋; 木下 秀孝; 関 正和; 原田 正英
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.380 - 383, 2014/04
J-PARC物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源では、水銀ターゲットに1MWの大強度陽子ビームを照射し、中性子を生成する。陽子ビーム照射による水銀の核破砕反応により、中性子のみならずさまざまな放射性核種が生成される。著者らは粒子輸送計算コードNMTC/JAM, MCNP/4C及び各種の崩壊生成計算コードDCHAIN-SP 2001による評価を行い、放射性核種の取扱いシナリオを構築した。本発表では、その具体例として、水銀循環設備や気体廃棄物処理設備の設計において、評価結果がどのように活用されたか報告する。また、主としてキセノンやトリチウムの挙動について、施設の運転経験から得た知見を紹介する。報告内容は、核破砕生成物の取扱いに関する知見、液体金属をターゲットとする大強度加速器中性子源や核変換システムなどに役立つことが期待される。
松田 規宏; 春日井 好己; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 豊田 晃弘*; 八島 浩*; 関本 俊*; 大石 晃嗣*; 坂本 幸夫*; 中島 宏; et al.
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.337 - 340, 2014/04
フェルミ国立加速器施設のNuMI (Neutrinos at the Main Injector)は、ニュートリノ混合・振動事象を調査するため大強度のニュートリノを生成しており、崩壊領域の末端には加速陽子や二次粒子のビームダンプとしてハドロンアブソーバーが設置されている。ビームダンプの遮蔽性能を評価するため、放射化検出器による反応率測定をアブソーバーの背面で実施した。検出器の誘導放射能は、ゲルマニウム検出器を用いたスペクトル解析により測定した。反応率の2次元分布には2種類のピークが確認され、1つは両側に強いピーク、もう1つは上方に弱いピークであった。これらのピークは、アブソーバーの隙間を通ってきたストリーミングによるものであった。
春日井 好己; 松田 規宏; 坂本 幸夫; 中島 宏; 八島 浩*; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 平山 英夫*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; et al.
Reactor Dosimetry; 14th International Symposium (ASTM STP 1550), p.675 - 689, 2012/08
JASMINと名付けられた共同研究プロジェクトのもとで、フェルミ国立研究所の反陽子ターゲットステーションを遮蔽集合体として使用した遮蔽実験を行っている。実験では、箔放射化法を用いた測定を行い、新たに開発したフィッティング法によって、遮蔽体中の高エネルギー中性子スペクトル(1-100MeV)を決定した。この手法では、中性子スペクトルの形を、簡単な関数で表した。得られた結果を、アンフォールディング法及び理論計算から導出した中性子スペクトルと比較することにより、この手法の妥当性を確認した。最後に、仮定したスペクトル関数中のフィッティング変数が放射化法で得られた反応率に対して、簡単な関係を持つことを示した。これにより、複雑な計算を行わずに、反応率データから簡単に高エネルギー中性子スペクトルを導出できることがわかった。
木下 秀孝; 涌井 隆; 松井 寛樹; 前川 藤夫; 春日井 好己; 羽賀 勝洋; 勅使河原 誠; 明午 伸一郎; 関 正和; 坂元 眞一; et al.
JAEA-Technology 2011-040, 154 Pages, 2012/03
JAEA-Technology-2011-040.pdf:8.08MB
物質・生命科学実験施設(MLF)で発生する放射化機器については、高度に放射化しているものが多く、簡易な保管設備では保管できない。これまで、MLFの放射化物を対象として、原子力科学研究所内施設を利用した保管についての検討を行ってきたが、具体的な実施計画等の立案には至っていない。本報告では、MLFで発生する機器の概要や保管計画検討の経緯,現状での放射化機器発生予定,保管予定施設の状況についてまとめた。放射化機器の発生予定と保管予定施設(ホットラボ)の計画を照らし合わせた結果、双方の計画には隔たりがあることがわかった。また、ホットラボにおいて、現在の建物の状態や保管設備として利用するために必要な改修に関してコスト評価を行った結果、ホットラボを利用することに新規施設の建設と比較して優位性を見いだせないと結論できた。このため、新規施設建設に向けた検討を早急に行うこととした。
酒井 健二; 坂元 眞一; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 春日井 好己; 達本 衡輝; et al.
JAEA-Technology 2011-039, 121 Pages, 2012/03
JAEA-Technology-2011-039.pdf:10.87MB
本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動,被害,復旧状況を調査し、本ステーションの緊急事態に対する安全設計について検証する。大震災発生時、MLFでは、幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀,水素,放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは、遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の圧力低下は、水銀ターゲット台車固定装置などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証できたとともに、幾つかの改善点も見いだされた。
