Einn hluti tómarúmsílátsins (efnið sem snýr að plasma) samrunatilraunabúnaðarins og framtíðarsamrunakjarnans kemst í snertingu við plasma. Þegar plasmajónirnar fara inn í efnið verða þessar agnir að hlutlausu atómi og haldast inni í efninu. Ef litið er á frumeindirnar sem mynda efnið verða plasmajónirnar sem komu inn í óhreinindaatóm. Óhreinindaatómin flytja hægt í millirými á milli atómanna sem mynda efnið og að lokum dreifast þau inn í efnið. Á hinn bóginn fara sum óhreinindaatóm aftur upp á yfirborðið og berast aftur í plasma. Fyrir stöðuga innilokun samrunaplasma verður jafnvægið á milli þess að plasmajónir komast inn í efnið og endurlosun óhreinindaatóma eftir flæði innan úr efninu afar mikilvægt.

Flutningsleið óhreinindaatóma í efnum með fullkomna kristalbyggingu hefur verið vel útskýrð í mörgum rannsóknum. Hins vegar eru raunveruleg efni með fjölkristölluðum byggingum og þá höfðu flutningsleiðir á kornmarkasvæðum ekki verið skýrðar enn. Ennfremur, í efni sem stöðugt snertir plasma, er kristalbyggingin brotin vegna óhóflegrar innrásar plasmajóna. Flutningsleiðir óhreinindaatóma inni í efni með óreglulegri kristalbyggingu höfðu ekki verið nægilega skoðaðar.

Rannsóknarhópi prófessors Atsushi Ito, frá National Institute of Natural Sciences NIFS, hefur tekist að þróa aðferð fyrir sjálfvirka og hraða leit að flæðisleiðum í efnum með handahófskennda atómrúmfræði í gegnum sameindavirkni og samhliða útreikninga í ofurtölvu. Í fyrsta lagi taka þeir út fjölda lítilla léna sem ná yfir allt efnið.

Inni í hverju litlu svæði reikna þeir flæðisleiðir óhreinindaatóma í gegnum sameindavirkni. Þeim útreikningum á litlum lénum verður lokið á skömmum tíma vegna þess að stærð lénsins er lítil og fjöldi atóma sem á að meðhöndla er ekki mikill. Vegna þess að hægt er að framkvæma útreikninga á hverju litlu svæði sjálfstætt, eru útreikningar gerðir samhliða með því að nota NIFS ofurtölvuna, Plasma Simulator og HELIOS ofurtölvukerfið í Computational Simulation Center of International Fusion Energy Research Center (IFERC-CSC), Aomori, Japan. Á Plasma Simulator, vegna þess að það er hægt að nota 70.000 CPU kjarna, er hægt að framkvæma samtímis útreikninga yfir 70.000 lén. Með því að sameina allar útreikningsniðurstöður frá litlu lénunum eru flutningsleiðir yfir allt efnið fengnar.

Slík samhliða aðferð ofurtölvu er frábrugðin þeirri sem oft er notuð og er kölluð MPMD3)-gerð samhliða. Hjá NIFS hafði verið lagt til hermiaðferð sem notar MPMD-gerð samhliða á áhrifaríkan hátt. Með því að sameina samsvörunina við nýlegar hugmyndir um sjálfvirkni hafa þeir komist að sjálfvirkri háhraðaleitaraðferð fyrir flutningsleiðina.

Með því að nota þessa aðferð verður hægt að leita auðveldlega á flæðisleið óhreinindaatóma að raunverulegum efnum sem hafa kristalkornamörk eða jafnvel efni þar sem kristalbygging verður óregluleg vegna langvarandi snertingar við plasma. Með því að rannsaka hegðun sameiginlegs flæðis óhreinindaatóma inni í efni út frá upplýsingum um þessa flæðisleið getum við dýpkað þekkingu okkar á agnajafnvægi inni í plasma og efninu. Þannig er búist við framförum í plasmaþéttingu.

Þessar niðurstöður voru kynntar í maí 2016 á 22. alþjóðlegu ráðstefnunni um yfirborðsverkun plasma (PSI 22), og verða birtar í tímaritinu Nuclear Materials and Energy.