Virtually, all existing theoretical works on turbulent poloidal momentum transport are based on quasilinear theory. Nonlinear poloidal momentum flux— is universally neglected. However, in the strong turbulence regime where relative fluctuation amplitude is no longer small, quasilinear theory is invalid. This is true at the all-important plasma edge. In this work, nonlinear poloidal momentum flux in strong electrostatic turbulence is calculated using the Hasegawa–Mima equation, and is compared with quasilinear poloidal Reynolds stress. A novel property is that symmetry breaking in fluctuation spectrum is not necessary for a nonlinear poloidal momentum flux. This is fundamentally different from the quasilinear Reynold stress. Furthermore, the comparison implies that the poloidal rotation drive from the radial gradient of nonlinear momentum flux is comparable to that from the quasilinear Reynolds force. Nonlinear poloidal momentum transport in strong electrostatic turbulence is thus not negligible for poloidal rotation drive, and so may be significant to transport barrier formation.
事実上、乱流ポロイダル運動量輸送に関する既存の理論的研究はすべて準線形理論に基づいている。非線形ポロイダル運動量フラックスは普遍的に無視されている。しかし、相対ゆらぎ振幅がもはや小さくない強乱流領域では、準線形理論は無効である。これは、極めて重要なプラズマ端部においても当てはまる。本研究では、強静電乱流中の非線形ポロイダル運動量フラックスをHasegawa–Mima方程式を用いて計算し、準線形ポロイダルレイノルズ応力と比較する。新規な性質は、非線形ポロイダル運動量フラックスにはゆらぎスペクトルの対称性の破れが必要ではないということである。これは準線形レイノルズ応力とは根本的に異なる。さらに、この比較は、非線形運動量フラックスの動径勾配によるポロイダル回転駆動が、準線形レイノルズ力によるものと同程度であることを示唆する。したがって、強静電乱流中の非線形ポロイダル運動量輸送は、ポロイダル回転駆動に対して無視できず、輸送障壁形成にとって重要であり得る。