A general method for solving the drift kinetic equations is developed to derive the closure and transport relations for electron–ion plasmas in an axisymmetric magnetic field with nested flux surfaces. By expanding the electron and ion distribution functions into Fourier series of general moments, the drift kinetic equations are converted to a coupled system of algebraic equations. By eliminating the fluid equations, the electron and ion systems are decoupled, allowing each system of equations to be solved separately for closures. The closure relations connect parallel heat flux density, friction force density, and viscosity to the radial and parallel gradients of density and temperature, the parallel gradient of flow velocity, and the parallel relative flow velocity of electrons and ions. When these closure relations are combined with the fluid equations, the fluid quantities are expressed in terms of the radial gradients of density and temperature, as well as the radial and parallel components of the electric field. This framework offers a robust approach to studying transport phenomena in electron–ion plasmas. The transport relations are expected to provide a foundation for investigating plasma rotation, including intrinsic rotation, in various tokamak systems and under different plasma conditions.
ドリフト運動論方程式を解くための一般的な方法が、入れ子状の磁束面を持つ軸対称磁場中の電子–イオンプラズマに対する閉鎖関係式および輸送関係式を導出するために開発される。電子およびイオンの分布関数を一般モーメントのフーリエ級数に展開することにより、ドリフト運動論方程式は連立代数方程式系に変換される。流体方程式を消去することにより、電子系とイオン系は分離され、各方程式系を閉鎖関係式について個別に解くことができる。閉鎖関係式は、平行熱流束密度、摩擦力密度、および粘性を、密度と温度の径方向および平行方向勾配、流れ速度の平行方向勾配、ならびに電子とイオンの平行相対流れ速度に関連付ける。これらの閉鎖関係式を流体方程式と組み合わせると、流体量は密度と温度の径方向勾配、ならびに電場の径方向および平行方向成分を用いて表される。この枠組みは、電子–イオンプラズマにおける輸送現象を研究するための堅牢なアプローチを提供する。輸送関係式は、様々なトカマクシステムおよび異なるプラズマ条件下でのプラズマ回転（固有回転を含む）を調査するための基礎を提供することが期待される。