The present status of understanding of toroidal and poloidal momentum transport in tokamaks is presented in this paper. Similar energy confinement and momentum confinement times, i.e. τE/τϕ ≈ 1 have been reported on several tokamaks. It is more important though, to study the local transport both in the core and edge plasma separately as, for example, in the core plasma, a large scatter in the ratio of the local effective momentum diffusivity to the ion heat diffusivity χϕeff/χi,eff among different tokamaks can be found. For example, the value of effective Prandtl number is typically around χϕeff/χi,eff ≈ 0.2 on JET while still τE/τϕ ≈ 1 holds. Perturbative NBI modulation experiments on JET have shown, however, that a Prandtl number χϕ/χi of around 1 is valid if there is an additional, significant inward momentum pinch which is required to explain the amplitude and phase behaviour of the momentum perturbation. The experimental results, i.e. the high Prandtl number and pinch, are in good qualitative and to some extent also in quantitative agreement with linear gyro-kinetic simulations. In contrast to the toroidal momentum transport which is clearly anomalous, the poloidal velocity is usually believed to be neo-classical. However, experimental measurements on JET show that the carbon poloidal velocity can be an order of magnitude above the predicted value by the neo-classical theory within the ITB. These large measured poloidal velocities, employed for example in transport simulations, significantly affect the calculated radial electric field and therefore the E × B flow shear and hence modify and can significantly improve the simulation predictions. Several fluid turbulence codes have been used to identify the mechanism driving the poloidal velocity to such high values. CUTIE and TRB turbulence codes and also the Weiland model predict the existence of an anomalous poloidal velocity, peaking in the vicinity of the ITB and driven dominantly by the flow due to the Reynold's stress. It is worth noting that these codes and models treat the equilibrium in a simplified way and this affects the geodesic curvature effects and geodesic acoustic modes. The neo-classical equilibrium is calculated more accurately in the GEM code and the simulations suggest that the spin-up of poloidal velocity is a consequence of the plasma profiles steepening when the ITB grows, following in particular the growth of the toroidal velocity within the ITB.
本論文では、トカマクにおけるトロイダル方向およびポロイダル方向の運動量輸送の理解の現状について述べる。類似のエネルギー閉じ込め時間と運動量閉じ込め時間、すなわちτ_E/τ_φ ≈ 1が、いくつかのトカマクで報告されている。しかし、より重要なのは、コアプラズマとエッジプラズマのそれぞれにおける局所輸送を個別に研究することである。例えば、コアプラズマでは、異なるトカマク間で局所的な有効運動量拡散係数とイオン熱拡散係数の比χ_φ^eff/χ_i^effに大きなばらつきが見られる。例えば、JETでは有効プラントル数は典型的にχ_φ^eff/χ_i^eff ≈ 0.2であるが、τ_E/τ_φ ≈ 1は依然として成り立つ。JETでの摂動NBI実験は、しかしながら、運動量摂動の振幅と位相の挙動を説明するために、有意な内向きの運動量ピンチが存在する場合、プラントル数χ_φ/χ_i ≈ 1が有効であることを示している。実験結果、すなわち高いプラントル数とピンチは、線形ジャイロ運動論的シミュレーションと定性的には良く一致し、定量的にもある程度一致する。トロイダル方向の運動量輸送が明らかに異常であるのに対し、ポロイダル方向の速度は通常、新古典論的であると考えられている。しかし、JETでの実験測定によれば、炭素のポロイダル速度は、内部輸送障壁（ITB）内で新古典論的予測値よりも一桁大きくなり得る。これらの大きな測定ポロイダル速度は、例えば輸送シミュレーションで使用される場合、計算された動径電場およびそれに伴うE×Bフローシアに有意に影響し、それによってシミュレーション予測を修正し、改善することができる。いくつかの流体乱流コード（CUTIE、TRB）およびWeilandモデルは、異常なポロイダル速度の存在を予測しており、それはITBの近傍でピークに達し、レイノルズ応力によるフローによって主に駆動される。これらのコードとモデルは平衡を簡略化した方法で扱うが、これは測地線曲率効果および測地線音響モードに影響を与えることに留意すべきである。GEMコードでは新古典平衡がより正確に計算され、シミュレーションは、ポロイダル速度のスピンアップが、特にITB内でのトロイダル速度の成長に伴って、プラズマ密度・温度勾配の急峻化の結果として生じることを示唆している。