חלק אחד מכלי הוואקום (החומר הפונה לפלסמה) של מכשיר הניסוי ההיתוך וכור ההיתוך העתידי בא במגע עם פלזמה. כאשר יוני הפלזמה נכנסים לחומר, החלקיקים הללו הופכים לאטום ניטרלי ונשארים בתוך החומר. אם רואים מהאטומים המרכיבים את החומר, יוני הפלזמה שנכנסו הופכים לאטומי טומאה. אטומי הטומאה נודדים לאט ברווחים בין האטומים המרכיבים את החומר ובסופו של דבר, הם מתפזרים בתוך החומר. מצד שני, כמה אטומי טומאה חוזרים אל פני השטח ונפלטים שוב לפלסמה. עבור הכליאה היציבה של פלזמה היתוך, האיזון בין חדירת יוני הפלזמה לחומר לבין פליטה חוזרת של אטומי טומאה לאחר הגירה מתוך החומר הופך להיות חשוב ביותר.

נתיב הנדידה של אטומי טומאה בתוך חומרים בעלי מבנה גבישי אידיאלי הובהר היטב במחקרים רבים. עם זאת, לחומרים בפועל יש מבנים רב-גבישיים, ואז נתיבי נדידה באזורי גבול התבואה עדיין לא הובהרו. יתרה מכך, בחומר הנוגע בפלזמה ללא הרף, מבנה הגביש נשבר עקב חדירת יתר של יוני פלזמה. נתיבי הנדידה של אטומי טומאה בתוך חומר בעל מבנה גבישי לא נבדק מספיק.

קבוצת המחקר של פרופסור Atsushi Ito, מהמכונים הלאומיים למדעי הטבע NIFS, הצליחה לפתח שיטה לחיפוש אוטומטי ומהיר לגבי נתיבי הגירה בחומרים בעלי גיאומטריית אטום שרירותית באמצעות דינמיקה מולקולרית וחישובים מקבילים במחשב-על. ראשית, הם מוציאים מספר רב של תחומים קטנים המכסים את כל החומר.

בתוך כל תחום קטן הם מחשבים את נתיבי הנדידה של אטומי טומאה באמצעות דינמיקה מולקולרית. החישובים הללו של תחומים קטנים יסתיימו תוך זמן קצר מכיוון שגודל התחום קטן ומספר האטומים שיש לטפל בהם אינו רב. מכיוון שניתן לערוך את החישובים בכל תחום קטן באופן עצמאי, החישובים מבוצעים במקביל באמצעות מחשב העל NIFS, סימולטור הפלזמה ומערכת מחשבי העל HELIOS במרכז לסימולציה חישובית של המרכז הבינלאומי לחקר אנרגיית היתוך (IFERC-CSC), Aomori, יַפָּן. בסימולטור הפלזמה, מכיוון שניתן להשתמש ב-70,000 ליבות CPU, ניתן לבצע חישובים בו-זמנית מעל 70,000 תחומים. בשילוב כל תוצאות החישוב מהתחומים הקטנים, מתקבלים נתיבי ההגירה על כל החומר.

שיטת הקבלה כזו של מחשב-על שונה מזו המשמשת לעתים קרובות, והיא נקראת מקבילה מסוג MPMD3). ב-NIFS, הוצעה שיטת סימולציה המשתמשת ביעילות בהקבלה מסוג MPMD. על ידי שילוב ההקבלה עם רעיונות אחרונים לגבי אוטומציה, הם הגיעו לשיטת חיפוש אוטומטית במהירות גבוהה עבור נתיב ההגירה.

על ידי שימוש בשיטה זו, ניתן לחפש בקלות בנתיב הנדידה של אטומי טומאה חומרים אמיתיים שיש להם גבולות גרגירי גביש או אפילו חומרים שמבנה הגביש שלהם מתקלקל על ידי מגע ממושך עם פלזמה. חקירת ההתנהגות של הגירה קולקטיבית של אטומי טומאה בתוך החומר בהתבסס על מידע לגבי נתיב הגירה זה, נוכל להעמיק את הידע שלנו לגבי מאזן החלקיקים בתוך הפלזמה והחומר. לפיכך צפויים שיפורים בכליאת הפלזמה.

תוצאות אלו הוצגו במאי 2016 בכנס הבינלאומי ה-22 בנושא אינטראקציה משטח פלזמה (PSI 22), ויפורסמו בכתב העת Nuclear Materials and Energy.