Toroidal rotation is critical for fusion in tokamaks, since it stabilizes instabilities that can otherwise cause disruptions or degrade confinement. Unlike present-day devices, ITER might not have enough neutral-beam torque to easily avoid these instabilities. We must therefore understand how the plasma rotates 'intrinsically,' that is, without applied torque. Experimentally, torque-free plasmas indeed rotate, with profiles that are often non-flat and even non-monotonic. The rotation depends on many plasma parameters including collisionality and plasma current, and exhibits sudden bifurcations ('rotation reversals') at critical parameter values.Since toroidal angular momentum is conserved in axisymmetric systems, and since experimentally inferred momentum transport is much too large to be neoclassical, theoretical work has focused on rotation drive by nondiffusive turbulent momentum fluxes. In the edge, intrinsic rotation relaxes to a steady state in which the total momentum outflux from the plasma vanishes. Ion drift orbits, scrape-off-layer flows, separatrix geometry, and turbulence intensity gradient all play a role. In the core, nondiffusive and viscous momentum fluxes balance to set the rotation gradient at each flux surface. Although many mechanisms have been proposed for the nondiffusive fluxes, most are treated in one of two distinct but related gyrokinetic formulations. In a radially local fluxtube, appropriate for , the lowest-order gyrokinetic formulations exhibit a symmetry that prohibits nondiffusive momentum flux for nonrotating plasmas in an up-down symmetric magnetic geometry with no shear. Many symmetry-breaking mechanisms have been identified, but none have yet been conclusively demonstrated to drive a strong enough flux to explain commonly observed experimental rotation profiles. Radially global gyrokinetic simulations naturally include many symmetry-breaking mechanisms, and have shown cases with experimentally relevant levels of nondiffusive flux. These promising early results motivate further work to analyze, verify, and validate.This article provides a pedagogical introduction to intrinsic rotation in axisymmetric devices. Intended for both newcomers to the topic and experienced practitioners, the article reviews a broad range of topics including experimental and theoretical results for both edge and core rotation, while maintaining a focus on the underlying concepts.
トロイダル回転はトカマクにおける核融合にとって重要である。なぜなら、回転は、そうでなければ閉じ込めを劣化させたり破壊的な放電をもたらしたりする不安定性を安定化するからである。現在の装置とは異なり、ITERでは中性粒子ビームトルクが十分でない可能性があり、これらの不安定性を容易に回避できないかもしれない。したがって、我々はプラズマが「本質的に」、すなわち外部から印加されることなく、どのように回転するのかを理解する必要がある。実験的には、外部トルクのないプラズマでも実際に回転し、その回転分布はしばしば平坦ではなく、非単調ですらある。この回転は、衝突度やプラズマ電流などの多くのプラズマパラメータに依存し、臨界パラメータ値において「回転反転」と呼ばれる突然の遷移を示す。トロイダル角運動量は軸対称系では保存されるため、実験的に推定された運動量輸送は新古典理論の予測よりもはるかに大きいことから、理論研究は非拡散的運動量輸送による回転駆動に焦点を当ててきた。周辺部では、本質的回転は、プラズマからの総運動量フラックスが消失する定常状態に緩和する。イオンドリフト軌道、スクレイプオフ層流、セパラトリックス形状、乱流強度勾配がすべて役割を果たす。コア領域では、非拡散的運動量フラックスと粘性運動量フラックスが釣り合い、各磁気面上の回転勾配を決定する。非拡散的フラックスの機構は数多く提案されているが、そのほとんどは、2つの異なるが関連するジャイロ運動論的定式化のいずれかを用いて扱われる。半径方向に局所的な磁束管モデル（適切な場合）では、最低次のジャイロ運動論的定式化は対称性を示し、これは、上下非対称な磁気幾何学形状とゼロ磁気シアーのもとでは、非回転プラズマにおける非拡散的運動量フラックスを禁止する。多くの対称性破れ機構が特定されているが、実験で一般的に観測される回転分布を説明するのに十分な強さのフラックスを生み出すことが決定的に実証されたものはまだない。半径方向に大域的なジャイロ運動論的シミュレーションは、これらの対称性破れ機構を自然に含み、実験と一致するレベルの非拡散的フラックスを示している。これらの有望な初期結果は、さらなる解析、検証、検証作業の動機となっている。本稿は、軸対称装置における本質的回転に関する教育的な入門を提供する。このテーマに初めて触れる読者と経験豊富な研究者の両方を対象に、周辺部とコア部の両方における回転に関する実験的および理論的結果の幅広い範囲を概説し、基礎となる概念に焦点を当てる。