Breaking the up–down symmetry of the tokamak poloidal cross-section can significantly increase the spontaneous rotation due to turbulent momentum transport. In this work, we optimize the shape of flux surfaces with both tilted elongation and tilted triangularity in order to maximize this drive of intrinsic rotation. Nonlinear gyrokinetic simulations demonstrate that adding optimally-tilted triangularity can double the momentum transport of a tilted elliptical shape. This work indicates that tilting the elongation and triangularity in an ITER-like device can reduce the energy transport and drive intrinsic rotation with an Alfvén Mach number of roughly . This rotation is four times larger than the rotation expected in ITER and is approximately what is needed to stabilize MHD instabilities. It is shown that this optimal shape can be created using the shaping coils of several present-day experiments.
トカマクのポロイダル断面における上下非対称性を破ることは、乱流運動量輸送による自発回転を大幅に増加させることができる。本研究では、傾斜した楕円度と傾斜した三角変形の両方を有する磁気面の形状を最適化し、この自発回転の駆動を最大化する。非線形ジャイロ運動論シミュレーションにより、最適に傾斜した三角変形を加えることで、傾斜した楕円形状の運動量輸送を2倍にできることが実証された。本研究は、ITER類似装置において楕円度と三角変形を傾斜させることで、エネルギー輸送を低減し、アルフヴェン・マッハ数がおよそ の自発回転を駆動できることを示している。この回転は、ITERで予想される回転の4倍であり、MHD不安定性を安定化するために必要な値にほぼ相当する。この最適な形状は、現在のいくつかの実験装置の成形コイルを用いて実現可能であることが示されている。