(a) Steady-state, (b) modulation amplitude, (c) and phase profile of the rotation induced in discharge #40076 (2.0–4.2 s). Experiment is shown in brown solid lines and complete modeling in green dashed lines. Alternative modeling discounting the intrinsic torque is shown as dashed purple, while modeling including intrinsic torque, but neglecting its time dependence, is shown as pink dash-dotted lines. Panels (d)–( f) show the fitted Pr, pinch number, and intrinsic torques. The gyrokinetic predictions for Pr and pinch numbers are shown as black circles.
一方、運動量を失う経路も重要である。共鳴磁気擾乱（RMP）や内在する三次元磁場が存在すると、軸対称性が破れて新古典トロイダル粘性（NTV）トルクが生じ、衝突のない領域でも磁気流体活動を通じて運動量が散逸する。NTV トルクは ELM 制御のために外部コイルで擾乱を印加した際の回転ブレーキとして観測されており、バウンス・ドリフト共鳴によって強化されうることが最近の理論で示されている。ITER では入力トルクが小さいため、この種のトルクが定常回転を事実上決める可能性があり、電磁トルク（j×b トルク）と NTV トルクの寄与の大小がシナリオごとに評価されている。プラズマ境界では、乱流による半径方向運動量輸送が境界プラズマの回転に寄与することも EAST での観測から示唆されている。また、高速イオンが駆動する測地音響モードがトロイダル運動量を輸送するチャネルとなりうることも提案されている。
実験的決定と ITER への意義
実験では、運動量輸送の三成分（拡散、ピンチ、固有束）を分離するために摂動法が用いられる。接線 NBI の出力変調や非共鳴磁気擾乱の変調を外乱とし、回転摂動の振幅と位相の半径方向伝播を解析することで、時間依存を含む輸送係数が推定される。KSTAR の H モードでの比較研究は、NBI 変調と磁気擾乱変調という類似の手法から得られた拡散係数とピンチが系統的に異なることを示し、イオン温度摂動が存在すると回転摂動の見かけの発展が速くなること、すなわち温度依存の輸送係数を時間一定と仮定すると拡散係数を過大評価しうることを明らかにした。JT-60U では非拡散的な運動量束の直接同定が行われ、ピンチや固有束の存在が実験的に確かめられた。
(a) Modeled contributions to the time-averaged momentum flux for the discharge #40076 (2.0–4.2 s). A negative flux is co-current/inward directed. The sum (crosses) shows that all components balance, demonstrating the consistency of the assessed coefficients. (b) The modulation amplitude of the same fluxes increases towards the outer core. (c) The modulation phase shifts are similar for the fluxes with the exception of the diffusive flux, which incorporates strong effects of its scaling with the rotation gradient.
この種の解析で得られたプラントル数やピンチ数の半径方向プロファイルがジャイロ運動論予測と定量的に一致することが示され、運動量輸送の物理に基づく予測への道が開かれた。将来の炉心プラズマでは外部トルクが小さいため、固有トルクとピンチが定常回転プロファイルを決める主要な要素となる。RMP による ELM 制御が ITER の基本戦略である以上、NTV トルクを含む運動量輸送の動的モデル化は、回転制御や高閉じ込めモードの維持という運転設計の問題と直結しており、現在も活発に研究が続けられている。
