We present analyses of mechanisms which convert radial inhomogeneity to broken k||-symmetry and thus produce turbulence driven intrinsic rotation in tokamak plasmas. By performing gyrokinetic simulations of ITG turbulence, we explore the many origins of broken k||-symmetry in the fluctuation spectrum and identify both E × B shear and the radial gradient of turbulence intensity—a ubiquitous radial inhomogeneity in tokamak plasmas—as important k||-symmetry breaking mechanisms. By studying and comparing the correlations between residual stress, E × B shearing, fluctuation intensity and its radial gradient, we investigate the dynamics of residual stress generation by various symmetry breaking mechanisms and explore the implication of the self-regulating dynamics of fluctuation intensity and E × B shearing for intrinsic rotation generation. Several scalings for intrinsic rotation are reported and are linked to investigations of underlying local dynamics. It is found that stronger intrinsic rotation is generated for higher values of ion temperature gradient, safety factor and weaker magnetic shear. These trends are broadly consistent with the intrinsic rotation scaling found from experiment—the so-called Rice scaling.
我々は、トカマクプラズマにおける乱流駆動固有回転を生成する、動径方向の不均一性をk||対称性の破れに変換するメカニズムの解析を提示する。ITG乱流のジャイロ運動論シミュレーションを実行することにより、ゆらぎスペクトルにおけるk||対称性の破れの多様な起源を探求し、E×Bシアおよび乱流強度の動径方向勾配（トカマクプラズマにおける普遍的な動径方向の不均一性）の両方が重要なk||対称性破れメカニズムであることを特定する。残留応力とE×Bシア、ゆらぎ強度およびその動径方向勾配との間の相関を研究・比較することにより、様々な対称性破れメカニズムによる残留応力生成の動力学を調査し、固有回転生成のためのゆらぎ強度とE×Bシアの自己制御ダイナミクスの含意を探求する。固有回転に関するいくつかのスケーリング則を報告し、それらを基礎となる局所ダイナミクスの調査と関連付ける。より強い固有回転は、より高いイオン温度勾配、より高い安全係数、およびより弱い磁気シアに対して生成されることが見出される。これらの傾向は、実験から得られた固有回転スケーリング、すなわちいわゆるライススケーリングと概ね一致する。