Self-consistent equations for intrinsic rotation in tokamaks with small poloidal magnetic field Bp compared to the total magnetic field B are derived. The model gives the momentum redistribution due to turbulence, collisional transport and energy injection. Intrinsic rotation is determined by the balance between the momentum redistribution and the turbulent diffusion and convection. Two different turbulence regimes are considered: turbulence with characteristic perpendicular lengths of the order of the ion gyroradius, ρi, and turbulence with characteristic lengths of the order of the poloidal gyroradius, (B/Bp)ρi. Intrinsic rotation driven by gyroradius scale turbulence is mainly due to the effect of neoclassical corrections and of finite orbit widths on turbulent momentum transport, whereas for the intrinsic rotation driven by poloidal gyroradius scale turbulence, the slow variation of turbulence characteristics in the radial and poloidal directions and the turbulent particle acceleration can be become as important as the neoclassical and finite orbit width effects. The magnetic drift is shown to be indispensable for the intrinsic rotation driven by the slow variation of turbulence characteristics and the turbulent particle acceleration. The equations are written in a form conducive to implementation in a flux tube code, and the effect of the radial variation of the turbulence is included in a novel way that does not require a global gyrokinetic formalism.
トカマクにおける固有回転に対する自己無撞着方程式を、全磁場Bと比較して小さいポロイダル磁場Bpの場合について導出する。このモデルは、乱流による運動量再分布、衝突輸送、およびエネルギー注入を与える。固有回転は、運動量再分布と乱流拡散・対流の間のバランスによって決定される。2つの異なる乱流領域が考慮される：イオンジャイロ半径ρiのオーダーの特性長を持つ乱流と、ポロイダルジャイロ半径(B/Bp)ρiのオーダーの特性長を持つ乱流である。ジャイロ半径スケールの乱流によって駆動される固有回転は、主に新古典補正と有限軌道幅効果が乱流運動量輸送に及ぼす影響によるものである。一方、ポロイダルジャイロ半径スケールの乱流によって駆動される固有回転では、径方向およびポロイダル方向における乱流特性の緩やかな変化と乱流粒子加速が、新古典効果および有限軌道幅効果と同程度に重要となり得る。磁気ドリフトは、乱流特性の緩やかな変化と乱流粒子加速によって駆動される固有回転にとって不可欠であることが示される。方程式はフラックスチューブコードへの実装に適した形式で記述され、乱流の径方向変化の効果は、大域的ジャイロ運動論的形式を必要としない新規な方法で組み込まれる。