Fusion eksperimental cihazının və gələcək sintez reaktorunun vakuum qabının bir hissəsi (plazma ilə üzbəüz material) plazma ilə təmasda olur. Plazma ionları materiala daxil olduqda, həmin hissəciklər neytral atoma çevrilir və materialın içərisində qalırlar. Materialı təşkil edən atomlardan görünsə, daxil olan plazma ionları çirkli atomlara çevrilir. Çirkli atomlar materialı təşkil edən atomlar arasındakı boşluqlarda yavaş-yavaş miqrasiya edir və nəhayət, materialın içərisinə yayılır. Digər tərəfdən, bəzi çirkli atomlar səthə qayıdır və yenidən plazmaya buraxılır. Füzyon plazmasının sabit tutulması üçün plazma ionlarının materiala nüfuz etməsi və materialın içindən miqrasiyadan sonra çirkli atomların təkrar emissiyası arasındakı tarazlıq son dərəcə vacib olur.

İdeal kristal quruluşlu materialların içərisində çirkli atomların miqrasiya yolu bir çox tədqiqatda yaxşı aydınlaşdırılıb. Bununla belə, faktiki materiallar polikristal strukturlara malikdir və sonra taxıl sərhəd rayonlarında miqrasiya yolları hələ dəqiqləşdirilməmişdir. Bundan əlavə, davamlı olaraq plazmaya toxunan bir materialda, plazma ionlarının həddindən artıq daxil olması səbəbindən kristal quruluşu pozulur. Kristal quruluşu pozulmuş materialın içərisində çirkli atomların miqrasiya yolları kifayət qədər tədqiq edilməmişdir.

NIFS Milli Təbiət Elmləri İnstitutunun professoru Atsushi İto-nun tədqiqat qrupu molekulyar dinamika və superkompüterdə paralel hesablamalar vasitəsilə ixtiyari atom həndəsəsinə malik materiallarda miqrasiya yolları ilə bağlı avtomatik və sürətli axtarış metodunu inkişaf etdirməyə müvəffəq olub. Birincisi, onlar bütün materialı əhatə edən çoxsaylı kiçik domenləri çıxarırlar.

Hər bir kiçik domen daxilində onlar molekulyar dinamika vasitəsilə çirkli atomların miqrasiya yollarını hesablayırlar. Kiçik domenlərin bu hesablamaları qısa müddətdə tamamlanacaq, çünki domenin ölçüsü kiçikdir və müalicə olunacaq atomların sayı çox deyil. Hər bir kiçik domendə hesablamalar müstəqil şəkildə aparıla bildiyi üçün hesablamalar paralel olaraq NIFS superkompüteri, Plazma Simulyatoru və Beynəlxalq Fusion Enerji Tədqiqat Mərkəzinin (IFERC-CSC), Aomori, Yaponiya. Plazma Simulyatorunda 70 000 CPU nüvəsindən istifadə etmək mümkün olduğu üçün eyni vaxtda 70 000 domen üzərində hesablamalar aparıla bilər. Kiçik domenlərdən əldə edilən bütün hesablama nəticələrini birləşdirərək, bütün material üzrə miqrasiya yolları əldə edilir.

Superkompüterin belə paralelləşdirmə üsulu tez-tez istifadə olunandan fərqlənir və MPMD3) tipli paralelləşdirmə adlanır. NIFS-də MPMD tipli paralelləşdirmədən səmərəli istifadə edən simulyasiya metodu təklif edilmişdir. Paralelləşdirməni avtomatlaşdırma ilə bağlı son ideyalarla birləşdirərək, miqrasiya yolu üçün yüksək sürətli avtomatik axtarış metoduna nail oldular.

Bu üsuldan istifadə etməklə, kristal dənəli sərhədləri olan faktiki materialları və ya hətta plazma ilə uzun müddət təmasda olan kristal quruluşu pozulan materialları çirkli atomların miqrasiya yolunu asanlıqla axtarmaq mümkün olur. Bu miqrasiya yolu ilə bağlı məlumatlara əsaslanaraq materialın içindəki çirkli atomların kollektiv miqrasiyasının davranışını araşdıraraq, plazma və materialın içərisindəki hissəcik balansı ilə bağlı biliklərimizi dərinləşdirə bilərik. Beləliklə, plazmanın tutulmasında irəliləyişlər gözlənilir.

Bu nəticələr 2016-cı ilin may ayında Plazma Səthi Qarşılıqlı Əlaqələr üzrə 22-ci Beynəlxalq Konfransda (PSI 22) təqdim edilib və Nüvə Materialları və Enerji jurnalında dərc olunacaq.