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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：2 パーセンタイル：80.51(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.
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(8), p.081801_1 - 081801_9, 2025/02
被引用回数：5 パーセンタイル：89.75(Physics, Multidisciplinary)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.
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：1 パーセンタイル：48.62(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.
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：2 パーセンタイル：30.54(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：29 パーセンタイル：94.16(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.
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; 増田 志歩; 川上 善彦; 木下 秀孝; 原田 正英
no journal, ,
J-PARCでは、水銀ターゲットに3GeV陽子ビームを入射し、核破砕反応により発生させた大強度の中性子を様々な研究開発に使用している。核破砕生成物のうちXe-127やトリチウムは、気体廃棄物処理設備で処理する必要がある。本発表では、トリチウムの取り扱いで生じた課題やその対策について紹介する。
増田 志歩; 甲斐 哲也; 原田 正英; 木下 秀孝; 若井 栄一; 根本 英幸; 池田 裕二郎; 羽賀 勝洋
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設では、水銀の核破砕反応により中性子を生成している。水銀ターゲットの容器を交換する際、気体状の核破砕生成物が水銀循環系外へ放出される可能性がある。これら気体状の放射性核種の放出を低減するために、交換に先立って系内の浄化作業を行う必要がある。ヘリウムパージによって希ガスの放出は低減できるが、トリチウムはほとんど低減効果がなかった。水銀の核破砕反応により生成したトリチウムの多くは、ステンレス製の水銀ターゲット容器や配管の内壁などに取り込まれ、浄化作業や容器交換作業を通して少しずつ脱離していくと考えている。しかし、水銀存在下におけるトリチウムの挙動のデータはほとんど存在せず、推測の域を出ない。そこで、われわれはトリチウムの定量的な現象をとらえることで、容器交換の際のトリチウム放出量を低減することを目的として、実験を行うことにした。まずは、トリチウムのかわりに重水素を使用した試験を行うため、コールド試験装置を製作した。この装置を使用して、真空下, 調湿条件, 水銀共存下など条件を変え、ステンレス試料に対しどのように重水素が蓄積し、放出するかを調べる。装置の詳しい仕様や試験計画は当日述べる。
原田 正英; 増田 志歩; 原 正憲*
no journal, ,
大強度核破砕中性子源であるJ-PARCの中性子源は、水銀ターゲットに3GeV、1MWの陽子ビームをあてて、大強度の中性子を中性子実験装置に供給している。水銀ターゲットやその周辺機器では、陽子ビーム入射によりトリチウムが発生するため、安全な保守作業を行う際には、トリチウム放出特性を把握する必要がある。予備的な実験として、今回、富山大学にて、トリチウム暴露した構造材から放出されるトリチウムの計測をおこなったので、報告する。
原田 正英; 橋本 典道*; 小峰 良太; 石角 元志*; 奥 隆之; 細谷 倫紀*; 清水 勝美*; 森水 宏次*; 増田 志歩
no journal, ,
MLF放射線安全チームは、主に、課題申請時の放射線安全審査を始めとして、ユーザー実験の放射線安全の管理と担保及び実験ホールでの放射線管理の支援を行っている。非管理区域への汚染拡大防止及び実験の自由度の拡大のために、2016年11月より、第1種管理区域表面汚染低減区域を運用している。申請課題の安全審査においては、実験が法令の範囲内であるの確認や作業者の被ばくの可能性の示唆など、放射線安全を担保している。放射線管理セクションと調整し、実験室内の汚染検査も担当している。試料や機材の放射化の程度や核種同定を行うために、固定式及び可搬式のGe検出器を用いて、ガンマ線を測定している。機材の放射化は、Co-60(T1/2=5.271y)の成分が多く検出されており、これは、ステンレス材やガイド管などに含まれているCo-59による放射化であることが推測されている。また、生物試料では、
核種であるP-32(T1/2=14.26d)やS-35(T1/2=87.51d)らしきものも観測されている。試料の放射化を推測するために、試料の放射化計算コードを整備し、試料の放射化量の推定に活用されている。当日ポスターでは、2024年度の放射線安全チームの活動報告を行うとともに、詳しい運用や設備の現状と今後の予定を報告し、ユーザーからの相談を受け付ける。
原田 正英; 増田 志歩; 原 正憲*
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、3GeV, 1MWの陽子ビームを水銀標的に照射し、核破砕反応により発生する中性子を利用して、共用実験を行っている。健全性確保のために毎年行っている水銀標的容器の交換の際に、核破砕生成物であるトリチウムが大気中に放出されることが問題となっている。水銀中で発生したトリチウムが、水銀標的容器交換時に大気中に放出されるまでの過程は不明な部分が多く、定量的な議論が難しい。そこで本課題では、水銀中に発生したトリチウムが大気に放出されるまでの挙動を明らかにすることを目的とした。これまで、ステンレスにおけるトリチウムの析出への表面状態依存性を調べてきた。今年度は昨年度から引き続いてアルミニウム合金及びステンレス材からのトリチウム放出速度の定量化試験を行い、それぞれの材料からのトリチウム放出速度を比較した。トリチウムを暴露した純アルミニウム、アルミニウム合金、SUS304、SUS316、純鉄の5種類の試料を水浸漬したときのトリチウム放出速度をFig.に示す。純アルミニウム、アルミニウム合金、純鉄は測定開始後15日程度でトリチウムの放出が飽和したのに対して、ステンレス系はどちらも100日を経過してもトリチウムを放出し続けており、他の試料に比べステンレスからの放出速度が遅いということが分かった。
原田 正英; 田島 考浩*; 伊藤 卓*; 増田 志歩; 木下 秀孝; 酒井 健二
no journal, ,
J-PARCの核破砕中性子源は、水銀ターゲットに3GeV、1MWの陽子ビームを照射し、大強度の中性子を中性子実験装置に供給している。水銀ターゲットやその周辺機器では、放射性物質が生成されるために、安全な運転のために、放射性物質を監視する装置を整備している。その装置の運転実績について、報告する。
涌井 隆; 粉川 広行; 直江 崇; 二川 章義*; 木下 秀孝; 藤田 柊樹; 菊池 佳範*; 遠藤 太一*; 甲斐 哲也; 増田 志歩; et al.
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設における破砕中性子源では、水銀標的容器に大強度陽子ビームを入射し、発生した中性子を多様な実験装置に供給している。水銀標的容器は、陽子及び中性子による照射損傷を受けるともに容器内部の水銀接触面にキャビテーション損傷が生じるため、定期的に容器交換している。水銀標的容器はビーム運転に伴い高放射化するため、遠隔操作機器を用いて交換作業を行っている。ビーム運転中に水銀の核破砕生成物として発生するトリチウムや希ガス等が、標的容器内及び水銀循環設備の配管内に気体として存在するため、気体廃棄物処理設備によるフラッシングを実施し、濃度を低減するともに、水銀配管の開放時間短縮など、核種放出量低減のための様々な改善策を実施してきた。本ポスター発表では、遠隔操作による水銀標的容器の基本的な交換手順、および運転に伴って生じる核種放出量を低減するための具体的な対策について報告する。
増田 志歩; 甲斐 哲也; 上原 聡明; 原田 正英; 木下 秀孝; 酒井 健二; 羽賀 勝洋
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)の核破砕中性子源では、水銀をターゲット材料として使用している。水銀の核破砕生成物のうち、気体状の核種(トリチウム,希ガス,水銀蒸気)の大部分は、水銀循環系内のサージタンクのカバーガス(ヘリウム)に蓄積すると想定し、その処理のため気体廃棄物処理設備が設置されている。毎年実施している水銀ターゲット容器交換作業では、カバーガスを気体廃棄物処理設備で受け入れ、水銀をドレンしてから水銀ターゲット容器を取り外す手順となる。これまでの運転経験から、一定量のトリチウムや希ガスがカバーガスに移行せずに水銀循環系の内壁に付着したままであることが分かっている。そのため、水銀ターゲット容器の交換作業においては、これらの核種が系外へ放出されることを抑制する必要がある。本報告では、水銀ターゲット交換における気体廃棄物処理設備でのトリチウム放出抑制策や設備のメンテナンスの課題、現在計画中の設備改良の設計検討について述べる。
原田 正英; 増田 志歩; 原 正憲*
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、3GeV, 1MWの陽子ビームを水銀標的に照射し、核破砕反応により発生する中性子を利用して、共用実験を行っている。健全性確保のために毎年行っている水銀標的容器の交換の際に、核破砕生成物であるトリチウムが大気中に放出されることが問題となっている。水銀中で発生したトリチウムが、水銀標的容器交換時に大気中に放出されるまでの過程は不明な部分が多く、定量的な議論が難しい。2024年11月には、2008年のビーム運転を開始してから初めての水銀ポンプの遠隔交換を実施した。水銀ポンプは、水銀循環系から切離すためにポンプの前後にジャンパー管を設けており、このジャンパー管を着脱することで、遠隔交換が可能な設計となっていた。交換の際には、ジャンパー管を外すことで、4ヶ所配管が解放されため、水銀標的容器の交換時よりも多くのトリチウム放出を観測した。これらの背景も加味して、そこで本課題では、水銀中に発生したトリチウムが大気に放出されるまでの挙動を明らかにすることを目的とし、ステンレスやアルミニウム合金について、トリチウムを暴露した試料を水浸漬したときのトリチウム放出速度ステンレスにおけるトリチウムの析出への表面状態依存性を調べてきた。2024年度は、純アルミニウム、アルミニウム合金、SUS304、SUS316、純鉄を試料とした。2025年度は、これに加え、表面改質をした材料も含めたトリチウム放出速度の定量化試験を行うことを計画した。
直江 崇; 粉川 広行; 涌井 隆; 木下 秀孝; 藤田 柊樹; 甲斐 哲也; 増田 志歩; 猿田 晃一; 原田 正英
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)では、パルス核破砕中性子源用の液体水銀ターゲットシステムが稼働している。同施設は2024年5月に目標である25Hzでの1MW運転を2か月連続で達成した。2024年の保守期間には、絶縁抵抗の低下により水銀ポンプを交換した。しかしビーム運転再開後、ヘリウムスニファー試験では明確に検出されなかったポンプフランジからの微小漏えいが確認された。フランジのメタルシール交換により復旧したものの、2025年5月の1MW運転再開から1か月後に、ターゲット容器の保護容器配管から水漏れが生じた。漏えい箇所と原因を調査したうえで、キャビテーション損傷の確認のためにビーム窓を切断することなく容器を交換した。使用済み機器の保管スペースの制約と、2026年の減速材交換に必要な保守期間を確保する必要性から、現在のターゲット容器は出力を800kWに抑えて2年間運転する計画である。本発表では、これらの対応を含むMLF/J-PARCにおける水銀ターゲットシステムの最近の状況を報告する。
小峰 良太; 増田 志歩; 橋本 典道*; 石角 元志*; 細谷 倫紀*; 清水 勝美*; 原田 正英; 奥 隆之
no journal, ,
MLF放射線安全チームは、主に、課題申請時の放射線安全審査を始めとして、ユーザー実験の放射線安全の管理と担保及び実験ホールでの放射線管理の支援を行っている。非管理区域への汚染拡大防止及び実験の自由度の拡大のために、2016年11月より、第1種管理区域表面汚染低減区域を運用している。申請課題の安全審査においては、実験が法令の範囲内であることの確認や作業者の被ばくの可能性の示唆などにより、放射線安全を担保している。また、放射線管理セクションとの調整のもと、実験室内の汚染検査も担当している。試料や機材の放射化の測定や核種同定を行うため、固定式及び可搬式のGe検出器を用いて、ガンマ線を測定している。機材の放射化は、Co-60(T1/2=5.271y)の成分が多く検出されており、これは、ステンレス材やガイド管などに含まれるCo-59の放射化であることが推測されている。また、生物試料では、核種であるP-32(T1/2=14.26d)やS-35(T1/2=87.51d)らしきものも観測されている。照射試料の放射化を推測するために、試料の放射化計算コードを整備しており、試料の放射化量を推定し放射線安全に活用されている。2025年度はかねてより要望が多かった英語版への切替機能を追加し、利便性向上のため一部UIを改良した。当日のポスターでは、2025年度の放射線安全チームの活動報告を行うとともに、詳しい運用や設備の現状と今後の予定を報告し、ユーザーからの相談を受け付ける。
根本 英幸; 若井 栄一; 木下 秀孝; 増田 志歩; 原田 正英; 高田 弘; 石川 幸治*; 今成 慶*; 伊藤 剛士*
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、水銀ターゲット容器に陽子ビームを照射し水銀の核破砕によって中性子が発生する。特に水銀ターゲット容器は大強度陽子ビームを受けて使用するため、機器の健全性を評価が必要である。また、このような機器は高放射化物となり、保管及び将来の使用済み機器の処理・処分に向けて、減容化等の技術検討を進めることが重要課題となっている。本研究は、使用中のターゲット容器に関する健全性状態の調査検討のためのモニター用小型試験片の取付け方法の検討とその基本設計を実施し、課題点を抽出した。また、使用後に高放射化物となる水銀ターゲット容器機器などに対する減容化のための技術評価として、大型機器でも取り扱いができる丸鋸刃を利用した回転切断方式で、かつ乾式方法を採用したモックアップ機を製作し、機能試験を実施したところ、切断時の温度上昇はほとんどなく、また、切粉についても粉末状でなく、期待した粒状になっていることが確認できた。
増田 志歩; 甲斐 哲也; 原田 正英; 木下 秀孝; 関 正和; 高木 素則; 春日井 好己; 羽賀 勝洋
no journal, ,
J-PARCの核破砕中性子源では水銀をターゲット材料として使用している。水銀の核破砕生成物のうち気体状の核種(トリチウム, 希ガス, 水銀蒸気)の大部分は、水銀循環系内のサージタンクのカバーガス(ヘリウム)に蓄積すると想定される。毎年実施している水銀ターゲット容器交換作業では、容器の取り外しに先立ち、気体廃棄物処理設備でカバーガスを受け入れている。これまでの運転経験から、一定量のトリチウムや希ガスが水銀循環系の内壁に付着したままであるため、交換作業時にはこれらの核種が水銀循環系からホットセルへ放出するのを抑制する必要があることが明らかになった。そこでカバーガスの受入に加えて、水銀循環系内を複数回ヘリウムパージし、系内の放射能濃度の低減を図った。その結果、希ガスの低減は十分な効果が得られたが、トリチウムに関しては十分でなかった。このため交換作業の際には、真空ポンプを用いて水銀循環系を経由して空気を気体廃棄物処理設備へ引き込むことにより、開放部で空気が内部に向かう流れを形成(気流制御)し、系外へのトリチウム放出抑制を図ることとした。本報告では、水銀ターゲット交換における気体廃棄物処理設備の役割を紹介するとともに、希ガスやトリチウム放出抑制の効果や、今後の高度化の展望について述べる。
