Mae un rhan o'r llestr gwactod (y deunydd sy'n wynebu plasma) o'r ddyfais arbrofol ymasiad ac adweithydd ymasiad y dyfodol yn dod i gysylltiad â phlasma. Pan fydd yr ïonau plasma yn mynd i mewn i'r deunydd, mae'r gronynnau hynny'n dod yn atom niwtral ac yn aros y tu mewn i'r deunydd. Os cânt eu gweld o'r atomau sy'n cyfansoddi'r deunydd, mae'r ïonau plasma a aeth i mewn yn dod yn atomau amhuredd. Mae'r atomau amhuredd yn mudo'n araf mewn interspaces ymhlith yr atomau sy'n cyfansoddi'r deunydd ac yn y pen draw, maent yn tryledu y tu mewn i'r deunydd. Ar y llaw arall, mae rhai atomau amhuredd yn dychwelyd i'r wyneb ac yn cael eu hallyrru eto i'r plasma. Ar gyfer cyfyngu sefydlog plasma ymasiad, mae'r cydbwysedd rhwng treiddiad ïonau plasma i'r deunydd ac ail-allyriad atomau amhuredd ar ôl mudo o'r tu mewn i'r deunydd yn dod yn hynod bwysig.

Mae llwybr mudo atomau amhuredd y tu mewn i ddeunyddiau â strwythur crisial delfrydol wedi'i egluro'n dda mewn llawer o ymchwil. Fodd bynnag, mae gan ddeunyddiau gwirioneddol strwythurau polycrystalline, ac yna nid oedd llwybrau mudo mewn rhanbarthau ffiniau grawn wedi'u hegluro eto. Ymhellach, mewn deunydd sy'n cyffwrdd â phlasma yn barhaus, mae'r strwythur grisial yn cael ei dorri oherwydd gorlifiad ïonau plasma. Nid oedd llwybrau mudo atomau amhuredd y tu mewn i ddeunydd â strwythur crisial anhrefnus wedi'u harchwilio'n ddigonol.

Mae grŵp ymchwil yr Athro Atsushi Ito, o Sefydliadau Cenedlaethol y Gwyddorau Naturiol NIFS, wedi llwyddo i ddatblygu dull ar gyfer chwilio awtomatig a chyflym ynghylch llwybrau mudo mewn deunyddiau â geometreg atom mympwyol trwy ddeinameg moleciwlaidd a chyfrifiadau cyfochrog mewn uwchgyfrifiadur. Yn gyntaf, maent yn cymryd nifer o barthau bach sy'n cwmpasu'r deunydd cyfan.

Y tu mewn i bob parth bach maent yn cyfrifo llwybrau mudo atomau amhuredd trwy ddeinameg moleciwlaidd. Bydd y cyfrifiadau hynny o barthau bach yn cael eu gorffen mewn amser byr oherwydd bod maint y parth yn fach ac nid yw nifer yr atomau i'w trin yn llawer. Oherwydd y gellir gwneud y cyfrifiadau ym mhob parth bach yn annibynnol, gwneir cyfrifiadau ochr yn ochr gan ddefnyddio uwchgyfrifiadur NIFS, yr Efelychydd Plasma, a system uwchgyfrifiadur HELIOS yng Nghanolfan Efelychu Cyfrifiadurol Canolfan Ymchwil Ynni Cyfuniad Rhyngwladol (IFERC-CSC), Aomori, Japan. Ar yr Efelychydd Plasma, oherwydd ei bod yn bosibl defnyddio creiddiau 70,000 CPU, gellir gwneud cyfrifiadau cydamserol dros 70,000 o barthau. Gan gyfuno'r holl ganlyniadau cyfrifo o'r parthau bach, ceir y llwybrau mudo dros y deunydd cyfan.

Mae dull parallelization o'r fath o uwch-gyfrifiadur yn wahanol i'r un a ddefnyddir yn aml, ac fe'i gelwir yn parallelization math MPMD3). Yn NIFS, cynigiwyd dull efelychu sy'n defnyddio paraleleiddio math MPMD yn effeithiol. Trwy gyfuno'r paraleleiddio â syniadau diweddar ynghylch awtomeiddio, maent wedi cyrraedd dull chwilio awtomatig cyflym ar gyfer y llwybr mudo.

Trwy ddefnyddio'r dull hwn, mae'n bosibl chwilio'n hawdd ar lwybr mudo atomau amhuredd am ddeunyddiau gwirioneddol sydd â ffiniau grawn grisial neu hyd yn oed ddeunyddiau y mae strwythur grisial yn cael ei anhrefnu gan gysylltiad hir â phlasma. Wrth ymchwilio i ymddygiad mudo cyfunol atomau amhuredd y tu mewn i ddeunydd yn seiliedig ar wybodaeth am y llwybr mudo hwn, gallwn ddyfnhau ein gwybodaeth am y cydbwysedd gronynnau y tu mewn i'r plasma a'r deunydd. Felly rhagwelir gwelliannau mewn caethiwed plasma.

Cyflwynwyd y canlyniadau hyn ym mis Mai 2016 yn yr 22ain Gynhadledd Ryngwladol ar Ryngweithiad Arwyneb Plasma (PSI 22), a byddant yn cael eu cyhoeddi yn y cyfnodolyn Nuclear Materials and Energy.