固有回転

磁場閉じ込めプラズマにおける固有回転（intrinsic rotation）とは、中性粒子ビーム入射や電波加熱のような外部の角運動量源を一切与えていないにもかかわらず、プラズマがトロイダル（環体）方向に自発的に回転する現象である。回転の剪断は乱流や磁気流体力学（MHD）不安定を抑制して閉じ込めを改善するため、プラズマ回転は炉設計上の重要な要素だが、将来の大型炉では外部駆動の効率が低下することが知られている。例えば中性粒子ビームでは、角運動量と注入エネルギーの比がビームエネルギーの平方根に反比例して下がるため、プラズマが大きく高密度になるほど回転を駆動しにくくなる。このため、乱流そのものが生み出す自発回転である固有回転は、外部入力に頼らない回転制御の鍵として研究が進んできた。

現象：外部トルクなしの自発回転

固有回転は、オーミック（誘導電流のみの）放電をはじめ、多くのトカマクで観測されている。その実態は、トロイダル角周波数 Ω の半径方向プロファイルとして測定される。オーミックプラズマでは、線平均電子密度を上げていくと回転プロファイルが系統的に変化する様子が典型的に見られる。

図は水素プラズマで密度を段階的に上げながら測った角周波数の半径分布であり、低密度では中心部で順方向（電流方向）に約 10 キロラド毎秒（krad/s）に達するピークのあるプロファイルを示すが、密度が上がると中心回転が失われて中空（hollow）の、むしろ逆方向寄りのプロファイルへと移行していく。このように固有回転は単一の値ではなく、密度・衝突性・閉じ込め状態に応じて符号や形状まで変わる豊かな現象論を持つ。