Ien diel fan it fakuümskip (it plasma-facing materiaal) fan it fúzje eksperimintele apparaat en takomstige fúzjereaktor komt yn kontakt mei plasma. As de plasma-ionen yn it materiaal komme, wurde dy dieltsjes in neutraal atoom en bliuwe se binnen it materiaal. As sjoen fan 'e atomen dy't it materiaal gearstalle, wurde de plasma-ionen dy't ynfierd binne ûnreinensatomen. De ûnreinheidsatomen migrearje stadich yn ynterspaces tusken de atomen dy't it materiaal komponearje en úteinlik diffúsje se binnen it materiaal. Oan 'e oare kant komme guon ûnreinheidsatomen werom nei it oerflak en wurde wer útstjoerd nei it plasma. Foar de stabile opsluting fan fúzjeplasma wurdt it lykwicht tusken de penetraasje fan plasma-ionen yn it materiaal en de opnij útstjit fan ûnreinheidsatomen nei migraasje fan binnen it materiaal ekstreem wichtich.

It migraasjepaad fan ûnreinheidsatomen yn materialen mei ideale kristalstruktuer is goed útlein yn in protte ûndersiik. Eigentlike materialen hawwe lykwols polykristalline struktueren, en dan wiene migraasjepaden yn nôtgrinsregio's noch net dúdlik wurden. Fierder, yn in materiaal dat kontinu oanrekket plasma, wurdt de kristalstruktuer brutsen troch de oermjittige ynfal fan plasma-ionen. De migraasjepaden fan ûnreinheidsatomen binnen in materiaal mei in ûnregelmjittige kristalstruktuer wiene net genôch ûndersocht.

De ûndersyksgroep fan professor Atsushi Ito, fan National Institutes of Natural Sciences NIFS, is der yn slagge in metoade te ûntwikkeljen foar automatysk en fluch sykjen oangeande migraasjepaden yn materialen mei willekeurige atoomgeometrie troch molekulêre dynamyk en parallelle berekkeningen yn in superkomputer. Earst nimme se tal fan lytse domeinen út dy't it heule materiaal dekke.

Binnen elk lyts domein berekkenje se de migraasjepaden fan ûnreinheidsatomen fia molekulêre dynamyk. Dy berekkeningen fan lytse domeinen wurde klear yn in koarte tiid omdat de grutte fan it domein is lyts en it oantal atomen te behanneljen is net folle. Om't de berekkeningen yn elk lyts domein selsstannich kinne wurde útfierd, wurde berekkeningen parallel útfierd mei de NIFS-supercomputer, de Plasma-simulator, en it HELIOS-supercomputersysteem by it Computational Simulation Center fan International Fusion Energy Research Center (IFERC-CSC), Aomori, Japan. Op de Plasma Simulator, om't it mooglik is om 70.000 CPU-kearnen te brûken, kinne simultane berekkeningen oer 70.000 domeinen wurde útfierd. Troch alle berekkeningsresultaten fan 'e lytse domeinen te kombinearjen, wurde de migraasjepaden oer it heule materiaal krigen.

Sa'n parallelization metoade fan super kompjûter ferskilt fan de iene faak brûkt, en wurdt neamd MPMD3)-type parallelization. By NIFS waard in simulaasjemetoade foarsteld dy't effektyf MPMD-type parallelisaasje brûkt. Troch de parallelisaasje te kombinearjen mei resinte ideeën oangeande automatisearring, binne se kommen ta in hege snelheid automatyske sykmetoade foar it migraasjepaad.

Troch dizze metoade te brûken, wurdt it mooglik om it migraasjepaad fan ûnreinheidsatomen maklik te sykjen nei aktuele materialen dy't kristalkorrelgrinzen hawwe of sels materialen wêrfan de kristalstruktuer fersteurd wurdt troch langduorjend kontakt mei plasma. Undersykjen fan it gedrach fan kollektive migraasje fan ûnreinheidsatomen binnen materiaal basearre op ynformaasje oer dit migraasjepaad, kinne wy ​​ús kennis ferdjipje oer it partikelbalâns yn it plasma en it materiaal. Sa wurde ferbetteringen yn plasmabeheining ferwachte.

Dizze resultaten waarden yn maaie 2016 presintearre op 'e 22nd International Conference on Plasma Surface Interaction (PSI 22), en wurde publisearre yn it tydskrift Nuclear Materials and Energy.