Fusio-gailu esperimentalaren eta etorkizuneko fusio-erreaktorearen huts-ontziaren zati bat (plasma begira dagoen materiala) plasmarekin kontaktuan jartzen da. Plasma ioiak materialan sartzen direnean, partikula horiek atomo neutro bihurtzen dira eta materialaren barruan geratzen dira. Materiala osatzen duten atomoetatik ikusiz gero, sartzen diren plasma ioiak ezpurutasun atomo bihurtzen dira. Ezpurutasun-atomoak poliki-poliki migratzen dira materiala osatzen duten atomoen arteko tarteetan eta, azkenean, materialaren barruan hedatzen dira. Bestalde, ezpurutasun-atomo batzuk azalera itzultzen dira eta berriro plasmara igortzen dira. Fusio-plasmaren konfinamendu egonkorra lortzeko, materialaren barrutik migratu ondoren plasma-ioiak sartzearen eta materialaren barrutik migratu ondoren ezpurutasun-atomoen bir-igorpenaren arteko oreka oso garrantzitsua da.

Ezpurutasun-atomoen migrazio-bidea kristal egitura ideala duten materialen barruan ondo argitu da ikerketa askotan. Hala ere, benetako materialek egitura polikristalinoak dituzte, eta, orduan, aleen muga-eskualdeetako migrazio-bideak oraindik ez ziren argitu. Gainera, plasma etengabe ukitzen duen material batean, kristalaren egitura hautsi egiten da plasma ioien gehiegizko inkursioa dela eta. Ezpurutasun-atomoen migrazio-bideak kristal-egitura desordenatua zuen material baten barruan ez ziren behar bezala aztertu.

NIFS Natur Zientzien Institutu Nazionaleko Atsushi Ito irakaslearen ikerketa-taldeak atomo-geometria arbitrarioa duten materialen migrazio-bideei buruzko bilaketa automatiko eta azkarreko metodo bat garatzea lortu du dinamika molekularraren eta kalkulu paraleloen bidez superordenagailu batean. Lehenik eta behin, material osoa estaltzen duten domeinu txiki ugari ateratzen dituzte.

Domeinu txiki bakoitzaren barruan ezpurutasun-atomoen migrazio-bideak kalkulatzen dituzte dinamika molekularraren bidez. Domeinu txikien kalkulu horiek denbora gutxian amaituko dira, domeinuaren tamaina txikia delako eta tratatu beharreko atomo kopurua ez delako asko. Domeinu txiki bakoitzeko kalkuluak modu independentean egin daitezkeenez, kalkuluak paraleloki egiten dira NIFS superordenagailua, Plasma Simuladorea eta HELIOS superordenagailu sistema erabiliz Fusion Energy Research Center (IFERC-CSC), Aomori, Computational Simulation Center of International Fusion Energy Research Center (IFERC-CSC). Japonia. Plasma Simulagailuan, 70.000 CPU nukleo erabiltzea posible denez, aldi berean 70.000 domeinutik gorako kalkuluak egin daitezke. Domeinu txikietako kalkulu-emaitza guztiak konbinatuz, material osoko migrazio-bideak lortzen dira.

Superordenagailuaren paralelizazio-metodo hori askotan erabiltzen denaren desberdina da, eta MPMD3) motako paralelizazioa deritzo. NIFSen, MPMD motako paralelizazioa eraginkortasunez erabiltzen duen simulazio metodo bat proposatu zen. Paralelizazioa automatizazioari buruzko azken ideiekin konbinatuz, migrazio biderako abiadura handiko bilaketa automatikorako metodo batera iritsi dira.

Metodo hau erabiliz, ezpurutasun-atomoen migrazio-bidea erraz bilatzea ahalbidetzen da kristal-aleen mugak dituzten material errealak edo kristal-egiturak plasmarekin iraupen luzeko kontaktuan nahasten diren materialak. Materialaren barruko ezpurutasun-atomoen migrazio kolektiboaren portaera ikertuz, migrazio-bide horri buruzko informazioan oinarrituta, gure ezagutza sakondu dezakegu plasma eta materialaren barruko partikulen balantzeari buruz. Horrela, plasma-konfinamenduan hobekuntzak aurreikusten dira.

Emaitza hauek 2016ko maiatzean aurkeztu ziren Plasma Gainazaleko Interakzioari buruzko Nazioarteko 22. Konferentzian (PSI 22), eta Nuclear Materials and Energy aldizkarian argitaratuko dira.