Toroidal flows without momentum injection and the radial electric field in a tokamak plasma with impurity ions are theoretically investigated. It is found that the radial electric field is generated by the polarization current due to the time-varying diamagnetic drift, which is balanced by the polarization current due to the time-varying E × B drift in toroidal geometry. Toroidal flows are generated by the polarization current for fuel ions and impurity ions in opposite directions, following the toroidal angular momentum conservation law. The predicted toroidal flows are consistent with the experimental results related to the formation of an internal transport barrier.
トロイダル流と、不純物イオンを含むトカマクプラズマにおける径方向電場を理論的に調べた。径方向電場は、時間変動する反磁性ドリフトに起因する分極電流によって生成され、この分極電流はトロイダル幾何学における時間変動するE×Bドリフトに起因する分極電流と釣り合うことが見出された。トロイダル流は、トロイダル角運動量保存則に従い、燃料イオンと不純物イオンに対して互いに逆方向の分極電流によって生成される。予測されたトロイダル流は、内部輸送障壁の形成に関連する実験結果と一致する。