Accurate calculation of perturbed distribution function δf and perturbed magnetic field δB is essential to achieve prediction of non-ambipolar transport and neoclassical toroidal viscosity (NTV) in perturbed tokamaks. This paper reports a study of the NTV with a δf particle code (POCA) and improved understanding of magnetic braking in tokamak experiments. POCA calculates the NTV by computing δf with guiding-centre orbit motion and using δB from the ideal perturbed equilibrium code (IPEC). Theories of NTV for magnetic field resonance, collisionality dependency, and toroidal mode coupling are tested in the simple configurations using the particle simulations. The POCA simulations are also compared with experimental estimations for NTV, which are measured from angular momentum balance (DIII-D) and toroidal rotational damping rate (NSTX). The calculation shows reasonable agreement in total NTV torque for the DIII-D discharge with weak rotational resonances in the regime. In NSTX discharges where the bounce-harmonic resonances dominantly appear, the POCA simulation gives total NTV torques comparable to the measurements, however large discrepancies are found in the detailed damping and NTV profiles. It is discussed that a self-consistent calculation of δB using general perturbed equilibria is eventually necessary since a non-ideal plasma response can change the perturbed field and thereby the NTV torque.
摂動分布関数δfと摂動磁場δBの正確な計算は、摂動トカマクにおける非両極性輸送と新古典トロイダル粘性（NTV）の予測を達成するために不可欠である。本論文は、δf粒子コード（POCA）を用いたNTVの研究と、トカマク実験における磁気ブレーキングの理解の向上について報告する。POCAは、案内中心軌道運動を用いてδfを計算し、理想摂動平衡コード（IPEC）からのδBを用いてNTVを計算する。磁場共鳴、衝突周波数依存性、およびトロイダルモード結合に関するNTVの理論が、粒子シミュレーションを用いて単純な配位において検証される。POCAシミュレーションはまた、角運動量バランス（DIII-D）およびトロイダル回転減衰率（NSTX）から測定されたNTVの実験的推定値と比較される。計算は、弱い回転共鳴を有するDIII-D放電において、総NTVトルクについて妥当な一致を示す。バウンス高調波共鳴が支配的に現れるNSTX放電では、POCAシミュレーションは測定値に匹敵する総NTVトルクを与えるが、詳細な減衰およびNTVプロファイルには大きな不一致が見られる。非理想プラズマ応答が摂動場を変化させ、それによりNTVトルクを変化させ得るため、一般摂動平衡を用いたδBの自己無矛盾計算が最終的に必要であることが議論される。