Unu parto de la vakuo (la plasmo alfrontanta materialon) de la fuzia eksperimenta aparato kaj estonta fuzia reaktoro venas en kontakton kun plasmo. Kiam la plasmaj jonoj eniras en la materialon, tiuj partikloj iĝas neŭtrala atomo kaj restas ene de la materialo. Se vidite de la atomoj kiuj kunmetas la materialon, la plasmaj jonoj kiuj eniris iĝas malpuraj atomoj. La malpuraj atomoj migras malrapide en interspacoj inter la atomoj kiuj kunmetas la materialon kaj eventuale, ili disvastiĝas ene de la materialo. Aliflanke, kelkaj malpuraj atomoj revenas al la surfaco kaj denove estas elsenditaj al la plasmo. Por la stabila enfermo de fuzia plasmo, la ekvilibro inter la penetro de plasmojonoj en la materialon kaj la reemisio de malpuraj atomoj post migrado de ene de la materialo fariĝas ekstreme grava.

La migra vojo de malpuraj atomoj ene de materialoj kun ideala kristala strukturo estis bone klarigita en multaj esploroj. Tamen, faktaj materialoj havas polikristalajn strukturojn, kaj tiam migradpadoj en grenlimregionoj ankoraŭ ne estis klarigitaj. Plue, en materialo kiu kontinue tuŝas plasmon, la kristala strukturo estas rompita pro la troa trudeniro de plasmojonoj. La migradvojoj de malpuraj atomoj ene de materialo kun senorda kristala strukturo ne estis sufiĉe ekzamenitaj.

La esplorgrupo de profesoro Atsushi Ito, de National Institutes of Natural Sciences NIFS, sukcesis evoluigi metodon por aŭtomata kaj rapida serĉo pri migraj vojoj en materialoj havantaj arbitran atomgeometrion per molekula dinamiko kaj paralelaj kalkuloj en superkomputilo. Unue, ili elprenas multajn malgrandajn domajnojn, kiuj kovras la tutan materialon.

Ene de ĉiu malgranda domajno ili komputas la migradpadojn de malpuraj atomoj tra molekula dinamiko. Tiuj kalkuloj de malgrandaj domajnoj estos finitaj en mallonga tempo ĉar la grandeco de la domajno estas malgranda kaj la nombro da atomoj por esti traktitaj ne estas multaj. Ĉar la kalkuloj en ĉiu malgranda domajno povas esti faritaj sendepende, kalkuloj estas faritaj paralele uzante la NIFS-superkomputilon, la Plasmo-Simulilon, kaj la HELIOS-superkomputilsistemon ĉe la Komputila Simulado-Centro de Internacia Fuzio-Energia Esplorcentro (IFERC-CSC), Aomori, Japanio. Sur la Plasma Simulilo, ĉar eblas uzi 70,000 CPU-kernojn, samtempaj kalkuloj pli ol 70,000 domajnoj povas esti faritaj. Kombinante ĉiujn kalkulrezultojn de la malgrandaj domajnoj, la migraj vojoj super la tuta materialo estas akiritaj.

Tia paraleliga metodo de superkomputilo diferencas de tiu ofte uzata, kaj nomiĝas MPMD3)-tipa paraleligo. Ĉe NIFS, simuladmetodo kiu efike uzas MPMD-specan paraleligon estis proponita. Kombinante la paraleligon kun lastatempaj ideoj pri aŭtomatigo, ili alvenis al altrapida aŭtomata serĉmetodo por la migra vojo.

Uzante tiun metodon, iĝas eble serĉi facile la migradpadon de malpuraj atomoj por faktaj materialoj kiuj havas kristalajn grenlimojn aŭ eĉ materialojn de kiuj kristalstrukturo iĝas malordigita per longdaŭra kontakto kun plasmo. Esplorante la konduton de kolektiva migrado de malpuraj atomoj ene de materialo bazita sur informoj pri ĉi tiu migra vojo, ni povas profundigi nian scion pri la partikloekvilibro ene de la plasmo kaj la materialo. Tiel plibonigoj en plasmomalfermo estas antaŭviditaj.

Ĉi tiuj rezultoj estis prezentitaj en majo 2016 ĉe la 22-a Internacia Konferenco pri Plasma Surfaca Interago (PSI 22), kaj estos publikigitaj en la revuo Nukleaj Materialoj kaj Energio.