Üks osa termotuumasünteesi katseseadme ja tulevase termotuumasünteesi reaktori vaakumnõust (plasmaga kaetud materjal) puutub kokku plasmaga. Kui plasmaioonid sisenevad materjali, muutuvad need osakesed neutraalseks aatomiks ja jäävad materjali sisse. Kui vaadelda materjali moodustavatest aatomitest, muutuvad sisenenud plasmaioonid lisandite aatomiteks. Lisandite aatomid migreeruvad aeglaselt materjali moodustavate aatomite vaheruumides ja hajuvad lõpuks materjali sees. Teisest küljest naasevad mõned lisandite aatomid pinnale ja eralduvad uuesti plasmasse. Fusioonplasma stabiilseks piiramiseks muutub äärmiselt oluliseks tasakaal plasmaioonide materjali tungimise ja lisandiaatomite taasemissiooni vahel pärast migratsiooni materjali seest.

Ideaalse kristallstruktuuriga materjalide sees olevate lisandite aatomite migratsioonitee on paljudes uuringutes hästi välja selgitatud. Tegelikel materjalidel on aga polükristallilised struktuurid ja siis polnud rändeteed teravilja piirialadel veel selgeks tehtud. Lisaks puruneb pidevalt plasmat puudutavas materjalis kristallstruktuur plasmaioonide liigse sissetungi tõttu. Lisandite aatomite migratsiooniteed korrastamata kristallstruktuuriga materjali sees ei olnud piisavalt uuritud.

Riiklike loodusteaduste instituutide NIFS professor Atsushi Ito uurimisrühmal on õnnestunud välja töötada meetod automaatseks ja kiireks otsimiseks migratsiooniteede kohta suvalise aatomigeomeetriaga materjalides molekulaardünaamika ja paralleelsete arvutuste abil superarvutis. Esiteks võtavad nad välja arvukalt väikeseid domeene, mis katavad kogu materjali.

Iga väikese domeeni sees arvutavad nad molekulaarse dünaamika kaudu lisandite aatomite migratsiooniteed. Need väikeste domeenide arvutused lõpetatakse lühikese aja jooksul, kuna domeeni suurus on väike ja töödeldavaid aatomeid pole palju. Kuna igas väikeses domeenis saab arvutusi teha iseseisvalt, tehakse arvutusi paralleelselt, kasutades NIFS-i superarvutit, plasmasimulaatorit ja superarvutisüsteemi HELIOS Rahvusvahelise Fusioonienergia Uurimiskeskuse (IFERC-CSC) arvutussimulatsioonikeskuses Aomoris, Jaapan. Kuna Plasma Simulatoril on võimalik kasutada 70 000 protsessori tuuma, saab üheaegselt arvutusi teha üle 70 000 domeeni. Kombineerides kõik väikeste domeenide arvutustulemused, saadakse kogu materjali migratsiooniteed.

Selline superarvuti paralleelsusmeetod erineb sageli kasutatavast ja seda nimetatakse MPMD3)-tüüpi paralleelseks. NIFS-is pakuti välja simulatsioonimeetod, mis kasutab tõhusalt MPMD-tüüpi paralleelsust. Kombineerides paralleelsuse hiljutiste automatiseerimise ideedega, on nad jõudnud migratsioonitee jaoks kiire automaatse otsingumeetodini.

Seda meetodit kasutades on võimalik hõlpsasti otsida lisandite aatomite migratsiooniteed tegelike materjalide jaoks, millel on kristallitera piirid, või isegi materjale, mille kristallstruktuur muutub pikaajalisel kokkupuutel plasmaga segaseks. Uurides materjali sees olevate lisandite aatomite kollektiivse migratsiooni käitumist selle migratsioonitee teabe põhjal, saame süvendada oma teadmisi osakeste tasakaalu kohta plasmas ja materjalis. Seega on oodata plasmakindluse paranemist.

Neid tulemusi esitleti 2016. aasta mais 22. rahvusvahelisel plasmapinna interaktsiooni konverentsil (PSI 22) ja need avaldatakse ajakirjas Nuclear Materials and Energy.