Una parte di u vacuum vacuum (u materiale di plasma) di u dispusitivu sperimentale di fusione è u futuru reactore di fusione entra in cuntattu cù u plasma. Quandu i ioni di plasma entranu in u materiale, quelli particeddi diventanu un atomu neutru è stà in u materiale. Se vistu da l'atomi chì cumponenu u materiale, i ioni di plasma chì entranu diventanu atomi di impurità. L'atomi di impurità migranu lentamente in spazii trà l'atomi chì cumpone u materiale è, eventualmente, si sparghjenu in u materiale. Per d 'altra banda, certi atomi di impurità tornanu à a superficia è sò di novu emessi à u plasma. Per a cunfinazione stabile di plasma di fusione, l'equilibriu trà a penetrazione di ioni di plasma in u materiale è a reemissione di atomi di impurità dopu a migrazione da l'internu di u materiale diventa estremamente impurtante.

U percorsu di migrazione di l'atomi di impurità à l'internu di i materiali cù una struttura di cristallu ideale hè stata ben elucidata in parechje ricerche. In ogni casu, i materiali attuali anu strutture policristalline, è dopu i camini di migrazione in e regioni di cunfini di granu ùn anu micca statu ancu clarificatu. In più, in un materiale chì tocca continuamente u plasma, a struttura cristallina hè rotta per l'incursione eccessiva di ioni di plasma. I camini di migrazione di l'atomi di impurità in un materiale cù una struttura cristallina disordinata ùn sò micca stati esaminati abbastanza.

U gruppu di ricerca di u prufissore Atsushi Ito, di l'Istituti Naziunali di Scienze Naturali NIFS, hà riesciutu à sviluppà un metudu per a ricerca automatica è rapida in quantu à i percorsi di migrazione in materiali chì anu geometria atomica arbitraria per mezu di dinamica moleculare è calculi paralleli in un supercomputer. Prima, piglianu un numeru numeru di picculi domini chì coprenu tuttu u materiale.

Dentru ogni picculu duminiu, calculanu i camini di migrazione di l'atomi di impurità attraversu a dinamica moleculare. Quelli calculi di duminii chjuchi seranu finiti in pocu tempu perchè a dimensione di u duminiu hè chjuca è u nùmeru d'atomi da trattà ùn hè micca assai. Perchè i calculi in ogni picculu duminiu ponu esse realizati indipindentamente, i calculi sò realizati in parallelu cù u supercomputer NIFS, u Simulatore di Plasma, è u sistema di supercomputer HELIOS in u Centru di Simulazione Computazionale di u Centru Internaziunale di Ricerca di l'Energia di Fusione (IFERC-CSC), Aomori, Giappone. Nantu à u Simulatore di Plasma, perchè hè pussibule di utilizà 70 000 core CPU, calculi simultanei nantu à 70 000 domini ponu esse realizati. Cumminendu tutti i risultati di u calculu da i picculi duminii, i camini di migrazione nantu à tuttu u materiale sò ottenuti.

Un tali metudu di parallelizazione di super computer difiere da quellu spessu usatu, è hè chjamatu parallelizazione di tipu MPMD3). À NIFS, era statu prupostu un metudu di simulazione chì usa in modu efficace a parallelizazione MPMD. Cumminendu a parallelizazione cù idee recenti in quantu à l'automatizazione, sò ghjunti à un metudu di ricerca automatica d'alta veloce per a strada di migrazione.

Utilizendu stu metudu, diventa pussibule di cercà facilmente u percorsu di migrazione di l'atomi di impurità per i materiali attuali chì anu cunfini di granu di cristalli o ancu materiali di quale a struttura di cristalli diventa disordinata da u cuntattu di longa durata cù u plasma. Studiendu u cumpurtamentu di a migrazione cullettiva di l'atomi di impurità in u materiale basatu annantu à l'infurmazioni riguardanti sta strada di migrazione, pudemu approfondisce a nostra cunniscenza in quantu à u bilanciu di particelle in u plasma è u materiale. Cusì si prevede miglioramenti in u cunfinamentu di plasma.

Questi risultati sò stati presentati in maghju 2016 à a 22a Conferenza Internaziunale nantu à l'Interazzione di a Superficia di Plasma (PSI 22), è seranu publicati in a rivista Nuclear Materials and Energy.