संलयन प्रायोगिक उपकरण और भविष्य के संलयन रिएक्टर के वैक्यूम पोत (प्लाज्मा फेसिंग सामग्री) का एक हिस्सा प्लाज्मा के संपर्क में आता है। जब प्लाज्मा आयन सामग्री में प्रवेश करते हैं, तो वे कण एक तटस्थ परमाणु बन जाते हैं और सामग्री के अंदर रहते हैं। यदि सामग्री को बनाने वाले परमाणुओं से देखा जाए, तो प्रवेश करने वाले प्लाज्मा आयन अशुद्धता परमाणु बन जाते हैं। अशुद्धता परमाणु सामग्री को बनाने वाले परमाणुओं के बीच अंतरस्थानों में धीरे-धीरे स्थानांतरित होते हैं और अंततः, वे सामग्री के अंदर फैल जाते हैं। दूसरी ओर, कुछ अशुद्धता परमाणु सतह पर लौट आते हैं और फिर से प्लाज्मा में उत्सर्जित हो जाते हैं। संलयन प्लाज्मा के स्थिर कारावास के लिए, सामग्री में प्लाज्मा आयनों के प्रवेश और सामग्री के अंदर से प्रवास के बाद अशुद्धता परमाणुओं के पुन: उत्सर्जन के बीच संतुलन बेहद महत्वपूर्ण हो जाता है।

आदर्श क्रिस्टल संरचना वाली सामग्रियों के अंदर अशुद्धता परमाणुओं के प्रवास पथ को कई शोधों में अच्छी तरह से स्पष्ट किया गया है। हालाँकि, वास्तविक सामग्रियों में पॉलीक्रिस्टलाइन संरचनाएँ होती हैं, और फिर अनाज सीमा क्षेत्रों में प्रवास पथ अभी तक स्पष्ट नहीं किए गए हैं। इसके अलावा, ऐसी सामग्री में जो लगातार प्लाज्मा को छूती है, प्लाज्मा आयनों के अत्यधिक प्रवेश के कारण क्रिस्टल संरचना टूट जाती है। अव्यवस्थित क्रिस्टल संरचना वाली सामग्री के अंदर अशुद्धता परमाणुओं के प्रवास पथ की पर्याप्त जांच नहीं की गई थी।

राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान संस्थान (एनआईएफएस) के प्रोफेसर अत्सुशी इटो के अनुसंधान समूह ने एक सुपर कंप्यूटर में आणविक गतिशीलता और समानांतर गणना के माध्यम से मनमानी परमाणु ज्यामिति वाली सामग्रियों में प्रवास पथ के संबंध में स्वचालित और तेज़ खोज के लिए एक विधि विकसित करने में सफलता हासिल की है। सबसे पहले, वे असंख्य छोटे-छोटे डोमेन निकालते हैं जो संपूर्ण सामग्री को कवर करते हैं।

प्रत्येक छोटे डोमेन के अंदर वे आणविक गतिशीलता के माध्यम से अशुद्धता परमाणुओं के प्रवास पथ की गणना करते हैं। छोटे डोमेन की वे गणनाएं कम समय में पूरी हो जाएंगी क्योंकि डोमेन का आकार छोटा है और उपचारित किए जाने वाले परमाणुओं की संख्या अधिक नहीं है। क्योंकि प्रत्येक छोटे डोमेन में गणना स्वतंत्र रूप से की जा सकती है, अंतर्राष्ट्रीय फ्यूजन एनर्जी रिसर्च सेंटर (आईएफईआरसी-सीएससी), एओमोरी के कम्प्यूटेशनल सिमुलेशन सेंटर में एनआईएफएस सुपरकंप्यूटर, प्लाज्मा सिम्युलेटर और हेलियोस सुपरकंप्यूटर सिस्टम का उपयोग करके समानांतर में गणना की जाती है। जापान. प्लाज्मा सिम्युलेटर पर, क्योंकि 70,000 सीपीयू कोर का उपयोग करना संभव है, 70,000 से अधिक डोमेन की एक साथ गणना की जा सकती है। छोटे डोमेन से सभी गणना परिणामों को मिलाकर, संपूर्ण सामग्री पर माइग्रेशन पथ प्राप्त किए जाते हैं।

सुपर कंप्यूटर की ऐसी समानांतरीकरण विधि अक्सर उपयोग की जाने वाली विधि से भिन्न होती है, और इसे एमपीएमडी3)-प्रकार समानांतरीकरण कहा जाता है। एनआईएफएस में, एक सिमुलेशन विधि प्रस्तावित की गई थी जो एमपीएमडी-प्रकार के समानांतरीकरण का प्रभावी ढंग से उपयोग करती है। स्वचालितकरण के संबंध में हाल के विचारों के साथ समानता को जोड़कर, वे माइग्रेशन पथ के लिए एक उच्च गति स्वचालित खोज विधि पर पहुंचे हैं।

इस विधि का उपयोग करके, उन वास्तविक सामग्रियों के लिए अशुद्धता परमाणुओं के प्रवास पथ को आसानी से खोजना संभव हो जाता है जिनमें क्रिस्टल अनाज की सीमाएं होती हैं या यहां तक ​​कि ऐसी सामग्री भी होती है जिनकी क्रिस्टल संरचना प्लाज्मा के साथ लंबी अवधि के संपर्क से अव्यवस्थित हो जाती है। इस प्रवास पथ के बारे में जानकारी के आधार पर सामग्री के अंदर अशुद्धता परमाणुओं के सामूहिक प्रवास के व्यवहार की जांच करके, हम प्लाज्मा और सामग्री के अंदर कण संतुलन के बारे में अपने ज्ञान को गहरा कर सकते हैं। इस प्रकार प्लाज्मा परिरोध में सुधार अपेक्षित है।

ये परिणाम मई 2016 में प्लाज्मा सरफेस इंटरेक्शन (PSI 22) पर 22वें अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में प्रस्तुत किए गए थे, और इन्हें न्यूक्लियर मैटेरियल्स एंड एनर्जी जर्नल में प्रकाशित किया जाएगा।