ફ્યુઝન પ્રાયોગિક ઉપકરણ અને ભાવિ ફ્યુઝન રિએક્ટરના શૂન્યાવકાશ જહાજનો એક ભાગ (પ્લાઝમાનો સામનો કરતી સામગ્રી) પ્લાઝ્મા સાથે સંપર્કમાં આવે છે. જ્યારે પ્લાઝ્મા આયનો સામગ્રીમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે તે કણો તટસ્થ અણુ બની જાય છે અને સામગ્રીની અંદર રહે છે. જો સામગ્રી કંપોઝ કરતા અણુઓમાંથી જોવામાં આવે, તો પ્લાઝ્મા આયનો જે પ્રવેશ કરે છે તે અશુદ્ધ અણુ બની જાય છે. અશુદ્ધતા અણુઓ સામગ્રીને કંપોઝ કરતા અણુઓ વચ્ચેના અંતરિક્ષમાં ધીમે ધીમે સ્થળાંતર કરે છે અને છેવટે, તેઓ સામગ્રીની અંદર ફેલાય છે. બીજી બાજુ, કેટલાક અશુદ્ધ અણુઓ સપાટી પર પાછા ફરે છે અને ફરીથી પ્લાઝ્મામાં ઉત્સર્જિત થાય છે. ફ્યુઝન પ્લાઝ્માના સ્થિર બંધન માટે, સામગ્રીમાં પ્લાઝ્મા આયનોના પ્રવેશ અને સામગ્રીની અંદરથી સ્થળાંતર પછી અશુદ્ધ અણુઓના પુનઃ ઉત્સર્જન વચ્ચેનું સંતુલન અત્યંત મહત્વપૂર્ણ બની જાય છે.

આદર્શ સ્ફટિક માળખું ધરાવતી સામગ્રીની અંદર અશુદ્ધ અણુઓના સ્થળાંતરનો માર્ગ ઘણા સંશોધનોમાં સારી રીતે સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યો છે. જો કે, વાસ્તવિક સામગ્રીમાં પોલીક્રિસ્ટલાઇન માળખું હોય છે, અને પછી અનાજની સીમાના પ્રદેશોમાં સ્થળાંતરનો માર્ગ હજુ સુધી સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યો ન હતો. વધુમાં, પ્લાઝમાને સતત સ્પર્શ કરતી સામગ્રીમાં, પ્લાઝ્મા આયનોના અતિશય આક્રમણને કારણે સ્ફટિકનું માળખું તૂટી જાય છે. અવ્યવસ્થિત સ્ફટિક માળખું ધરાવતી સામગ્રીની અંદર અશુદ્ધ અણુઓના સ્થળાંતર માર્ગોની પૂરતી તપાસ કરવામાં આવી ન હતી.

નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ નેચરલ સાયન્સ NIFS ના પ્રોફેસર અત્સુશી ઇટોના સંશોધન જૂથે સુપરકોમ્પ્યુટરમાં પરમાણુ ગતિશીલતા અને સમાંતર ગણતરીઓ દ્વારા મનસ્વી અણુ ભૂમિતિ ધરાવતી સામગ્રીમાં સ્થળાંતર માર્ગો સંબંધિત સ્વચાલિત અને ઝડપી શોધ માટેની પદ્ધતિ વિકસાવવામાં સફળતા મેળવી છે. પ્રથમ, તેઓ અસંખ્ય નાના ડોમેન્સ લે છે જે સમગ્ર સામગ્રીને આવરી લે છે.

દરેક નાના ડોમેનની અંદર તેઓ મોલેક્યુલર ડાયનેમિક્સ દ્વારા અશુદ્ધ અણુઓના સ્થળાંતર પાથની ગણતરી કરે છે. નાના ડોમેન્સની તે ગણતરીઓ ટુંક સમયમાં પૂર્ણ થઈ જશે કારણ કે ડોમેનનું કદ નાનું છે અને સારવાર કરવાના અણુઓની સંખ્યા ઘણી નથી. કારણ કે દરેક નાના ડોમેનમાં ગણતરીઓ સ્વતંત્ર રીતે હાથ ધરવામાં આવી શકે છે, ગણતરીઓ એનઆઈએફએસ સુપર કોમ્પ્યુટર, પ્લાઝમા સિમ્યુલેટર અને હેલીઓસ સુપરકોમ્પ્યુટર સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને સમાંતર રીતે કરવામાં આવે છે. જાપાન. પ્લાઝમા સિમ્યુલેટર પર, કારણ કે 70,000 CPU કોરોનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે, 70,000 ડોમેન્સ પર એક સાથે ગણતરીઓ કરી શકાય છે. નાના ડોમેન્સમાંથી તમામ ગણતરીના પરિણામોને સંયોજિત કરીને, સમગ્ર સામગ્રી પરના સ્થળાંતર માર્ગો પ્રાપ્ત થાય છે.

સુપર કોમ્પ્યુટરની આવી સમાંતર પદ્ધતિ ઘણી વખત ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિથી અલગ છે અને તેને MPMD3 -ટાઈપ પેરેલલાઈઝેશન કહેવામાં આવે છે. NIFS પર, એક સિમ્યુલેશન પદ્ધતિ કે જે અસરકારક રીતે MPMD-પ્રકારના સમાંતરનો ઉપયોગ કરે છે તેની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી. સ્વચાલિતકરણને લગતા તાજેતરના વિચારો સાથે સમાંતરતાને જોડીને, તેઓ સ્થળાંતર પાથ માટે હાઇ-સ્પીડ સ્વચાલિત શોધ પદ્ધતિ પર પહોંચ્યા છે.

આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, સ્ફટિક અનાજની સીમાઓ ધરાવતી વાસ્તવિક સામગ્રી માટે અશુદ્ધ અણુઓના સ્થળાંતર માર્ગને સરળતાથી શોધવાનું શક્ય બને છે અથવા તો એવી સામગ્રી કે જેનું સ્ફટિક માળખું પ્લાઝ્મા સાથે લાંબા ગાળાના સંપર્કથી અવ્યવસ્થિત બને છે. આ સ્થળાંતર માર્ગને લગતી માહિતીના આધારે સામગ્રીની અંદર અશુદ્ધ અણુઓના સામૂહિક સ્થળાંતરની વર્તણૂકની તપાસ કરીને, અમે પ્લાઝમા અને સામગ્રીની અંદરના કણોના સંતુલન અંગેના અમારા જ્ઞાનને વધુ ઊંડું કરી શકીએ છીએ. આમ પ્લાઝ્મા કેદમાં સુધારો અપેક્ષિત છે.

આ પરિણામો મે 2016માં પ્લાઝમા સરફેસ ઇન્ટરેક્શન (PSI 22) પર 22મી ઇન્ટરનેશનલ કોન્ફરન્સમાં રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા અને ન્યુક્લિયર મટિરિયલ્સ એન્ડ એનર્જી જર્નલમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવશે.