The turbulent flux of momentum—or Reynolds stress—is a mechanism responsible for the generation of sheared flow by turbulence. The structure of the flux-surface-averaged stress is investigated in the edge region of an L-mode tokamak plasma. The stress induced by the perpendicular tilting of ballooning modes is considered. In addition to the tilting by the E × B flow shear, which is a negative viscosity effect, a magnetic-shear-induced Reynolds stress—called -residual stress—arises as a consequence of a residual spatial tilting of ballooning modes by the magnetic shear in a poloidally up–down asymmetric magnetic geometry. A model is derived in the weak flow shear regime under the approximation of circular flux surfaces. The amplitude of this residual stress is of the order of the square of the radial velocity fluctuations in the scrape-off layer (SOL), and in the immediate radial vicinity of the separatrix if an X-point exists. Its amplitude drops rapidly to zero towards the plasma core, thus appearing as a source of transverse rotation at the interface. Its non-linear dependence on the electric shear is discussed in the context of the weak electric shear effect on the poloidal shape of the ballooning envelope. The local -residual stress is non-uniform poloidally and changes sign according to the up/down position of SOL end-plates with respect to the ∇B × B direction. The electric- and magnetic-shear-induced stresses are then included in a flux-surface-averaged 1D model of mean flow conservation at the plasma edge, including the SOL volume. In L-mode weak shear regimes, it is shown that changing the plasma geometry from ∇B × B away from the divertor to ∇B × B towards the divertor approximately doubles the electric shear strength inside the separatrix, as reported in experiments. This shear-induced stress also enters the toroidal momentum balance, where it appears as a significant source of momentum in the immediate vicinity of the separatrix. Balanced by the toroidal viscosity only, it can sustain toroidal flow gradients of the order of a km s−1 cm−1 at the separatrix, with a sign also dependent on the plasma geometry. These momentum sources arising from symmetry breaking at the boundary of the confined region may explain why low to high mode power thresholds are lower in favourable than unfavourable configurations, and may be important for the issue of optimal plasma shapes with respect to edge intrinsic shear.
乱流による運動量フラックス、すなわちレイノルズ応力は、乱流によってせん断流を生成する機構である。フラックス面平均された応力の構造を、Lモードのトカマクプラズマの周辺領域において調べる。バルーニングモードの垂直方向の傾きによって誘起される応力を考える。E × B 流れせん断による傾き（これは負の粘性効果である）に加えて、磁気せん断によって誘起されるレイノルズ応力—残留応力—が、ポロイダルに上下非対称な磁気幾何学において磁気せん断によるバルーニングモードの残留空間的傾きの結果として生じる。弱い流れせん断領域において、円形フラックス面の近似の下でモデルを導出する。この残留応力の振幅は、スクレイプオフ層（SOL）における半径方向速度ゆらぎの二乗のオーダーであり、X点が存在する場合はセパラトリックスの直近の半径方向近傍でも同様である。その振幅はプラズマコアに向かって急速にゼロに減少し、界面における横方向回転の源として現れる。その電場せん断への非線形依存性を、バルーニング包絡面のポロイダル形状に対する弱い電場せん断効果の文脈で議論する。局所的な残留応力はポロイダル方向に非一様であり、∇B × B 方向に対するSOL端板の上下位置に応じて符号が変化する。電場および磁気せん断によって誘起される応力を、SOL体積を含むプラズマ端部における平均流保存のフラックス面平均1Dモデルに組み込む。Lモードの弱いせん断領域では、プラズマ幾何学を∇B × B がダイバータから離れる向きから∇B × B がダイバータに向かう向きに変えると、セパラトリックス内部の電場せん断強度が約2倍になることが示され、これは実験で報告されている。このせん断誘起応力はまたトロイダル運動量バランスにも入り、セパラトリックスの直近で有意な運動量源として現れる。トロイダル粘性のみと釣り合う場合、セパラトリックスにおいて km s−1 cm−1 のオーダーのトロイダル流勾配を維持でき、その符号もプラズマ幾何学に依存する。閉じ込め領域の境界における対称性の破れから生じるこれらの運動量源は、低から高モードへの電力閾値が好ましい配位では好ましくない配位よりも低い理由を説明できる可能性があり、端部固有せん断に関する最適なプラズマ形状の問題にとって重要であるかもしれない。