Poloidal asymmetries of the E × B plasma flow are known to play a role in neoclassical transport. One obvious reason is that an asymmetrical potential can produce a flux across the magnetic field. Also the associated distribution function may correlate with the magnetic drift velocity to enhance the neoclassical flux. Finally, poloidal variations of the electric potential can produce poloidal asymmetries of an impurity density, which in turn may modify the neoclassical transport coefficients. According to conventional neoclassical theory, the level of poloidal asymmetry of the electric potential is expected to be very small. Poloidal flow asymmetries can be driven by small scale turbulence via nonlinear coupling, and therefore change this result. In the present work, a general framework for the generation of axisymmetric structures of potential by turbulence is presented. Zonal flows, geodesic acoustic modes and convective cells are described by a single model. This is done by solving the gyrokinetic equation coupled to the quasi-neutrality equation. This calculation provides a predictive calculation of the frequency spectrum of flows given a specified forcing due to turbulence. It also shows that the dominant mechanism comes from zonal flow compression at intermediate frequencies, while ballooning of the turbulence Reynolds stress appears to be the main drive at low frequency.
ポロイダル非対称性を有するE×Bプラズマ流は、新古典輸送において役割を果たすことが知られている。明らかな理由の一つは、非対称なポテンシャルが磁場を横切る流束を生成し得ることである。また、関連する分布関数が磁気ドリフト速度と相関し、新古典輸送フラックスを増強し得る。さらに、電場ポテンシャルのポロイダル変動は、不純物密度のポロイダル非対称性を生み出し、それが新古典輸送係数を修正し得る。従来の新古典理論によれば、電場ポテンシャルのポロイダル非対称性の大きさは非常に小さいと予想される。ポロイダル流の非対称性は、非線形結合を介した小規模乱流によって駆動され得るため、この結果を変え得る。本研究では、乱流によるポテンシャルの軸対称構造生成に関する一般的な枠組みを提示する。帯状流、測地線音響モード、対流セルは、単一のモデルによって記述される。これは、準中性条件を課したジャイロ運動論方程式を解くことによって達成される。この計算により、指定された乱流駆動に対する流れの周波数スペクトルの予測が可能となる。また、中間周波数では帯状流の圧縮が支配的な機構である一方、低周波数では乱流レイノルズ応力のバルーニングが主要な駆動源であることが示される。