A gyro-kinetic analysis of intrinsic rotation is presented for the ASDEX Upgrade tokamak. The gyro-kinetic turbulence code, GKW and the neoclassical transport code, NEO are coupled so that the neoclassical equilibrium distribution function is included in the background distribution function in the gyro-kinetic turbulence simulation. This implementation is benchmarked against a similar implementation in the gyro-kinetic code, GS2 (Dorland et al 2000 Phys. Rev. Lett. 855579) and against analytical predictions.A quasi-linear and non-linear gyro-kinetic turbulence analysis is performed on Ohmic L-mode ASDEX Upgrade plasmas showing that the symmetry breaking effects due to neoclassical background flows can produce significant toroidal momentum transport. While its magnitude is of the order of other symmetry breaking mechanisms, such as the Coriolis pinch, up–down asymmetry in the magnetic flux surfaces and flow shear, the flow gradients it can sustain are appreciably smaller than the maximum gradients measured at the mid-radius of the ASDEX Upgrade tokamak core, which can be up to an order of magnitude larger.It is found that the gradient of the diamagnetic flow, and therefore the second derivatives of the density and temperature gradients are critical to the production of residual toroidal momentum flux. A quasi-linear estimate indicated that the second derivatives required to match the experimental flow gradient are up to an order of magnitude higher than the measured second derivatives. This analysis suggests that turbulent transport driven by neoclassical flows is not sufficient to explain the maximum flow gradients observed in ASDEX Upgrade.
ASDEX Upgradeトカマクの固有回転に関するジャイロ運動論的解析を提示する。ジャイロ運動論的乱流コードGKWと新古典輸送コードNEOを結合させ、ジャイロ運動論的乱流シミュレーションにおける背景分布関数に新古典平衡分布関数を含めた。この実装は、ジャイロ運動論的コードGS2（Dorland et al 2000 Phys. Rev. Lett. 85 5579）における同様の実装および解析的予測に対してベンチマークを行った。オーミックLモードASDEX Upgradeプラズマに対して準線形および非線形ジャイロ運動論的乱流解析を実施し、新古典背景流による対称性の破れ効果が有意なトロイダル運動量輸送を生成し得ることを示した。その大きさは、コリオリ・ピンチ、磁気フラックス面の上下非対称性、流れのシアなどの他の対称性の破れ機構のオーダーである一方、それが維持し得る流れ勾配は、ASDEX Upgradeトカマク中心部の中間半径で測定された最大勾配よりもかなり小さく、最大で一桁大きくなり得る。反磁性流の勾配、したがって密度勾配と温度勾配の二次微分が、残留トロイダル運動量フラックスの生成に重要であることが見出された。準線形推定により、実験的な流れ勾配に一致させるために必要な二次微分は、測定された二次微分よりも最大で一桁高いことが示された。この解析は、新古典流によって駆動される乱流輸送がASDEX Upgradeで観測される最大流れ勾配を説明するには十分ではないことを示唆している。