Error fields and magnetohydrodynamic modes break toroidal symmetry in tokamaks. The broken symmetry enhances the toroidal plasma viscosity, which results in a steady-state toroidal plasma flow. A theory for neoclassical toroidal plasma viscosity in the low-collisionality regimes is developed. It extends stellarator transport theory to include multiple modes and to allow for |m − nq| ∼ 1. Here, m is the poloidal mode number, n is the toroidal mode number and q is the safety factor. The bounce averaged drift kinetic equation is solved in several asymptotic limits to obtain transport fluxes. These fluxes depend non-linearly on the radial electric field except for those in the 1/ν regime. Here, ν is the collision frequency. The theory is refined to include the effects of the superbanana plateau resonance at the phase space boundary and the finite ∇B drift on the collisional boundary layer fluxes. Analytical expressions that connect all asymptotic limits are constructed and are in good agreement with the numerical results. The flux–force relations that relate transport fluxes to forces are used to illustrate the roles of transport fluxes in the momentum equation. It is shown that the ambipolar state is reached when the momentum equation is relaxed. It is also shown that the origin of the momentum for plasma flow generated without momentum sources is the local unbalance of particles' momenta and is diamagnetic in nature regardless of the details of the theory.
誤差場と磁気流体力学モードは、トカマクにおけるトロイダル対称性を破る。この対称性の破れはトロイダルプラズマ粘性を増強し、その結果、定常状態のトロイダルプラズマ流が生じる。低衝突度領域における新古典トロイダルプラズマ粘性の理論を構築した。この理論は、恒星器輸送理論を拡張して、複数のモードを考慮し、|m − nq| ∼ 1 の場合を許容する。ここで、m はポロイダルモード数、n はトロイダルモード数、q は安全係数である。バウンス平均化されたドリフト運動論方程式を複数の漸近極限において解き、輸送フラックスを求めた。これらのフラックスは、1/ν 領域のものを除き、径方向電場に非線形に依存する。ここで、ν は衝突周波数である。この理論は、位相空間境界におけるスーパーバナナ共鳴と、衝突境界層における有限 ∇B ドリフトの効果を考慮して精密化された。すべての漸近極限を接続する解析的表式が構築され、数値結果と良好な一致を示した。輸送フラックスと熱力学的力の関係を表すフラックス–力関係式を用いて、運動量輸送方程式における各輸送フラックスの役割を明示した。運動量方程式が緩和されたときに、アンビポーラ状態に達することが示された。また、外部運動量源なしで駆動されるプラズマ流の起源は、粒子の局所的な運動量非平衡にあり、その性質は理論の詳細によらず反磁性であることが示された。