შერწყმის ექსპერიმენტული მოწყობილობისა და მომავალი შერწყმის რეაქტორის ვაკუუმური ჭურჭლის (პლაზმის მოსაპირკეთებელი მასალა) ერთი ნაწილი პლაზმასთან კონტაქტში შედის. როდესაც პლაზმის იონები შედის მასალაში, ეს ნაწილაკები ნეიტრალურ ატომად იქცევა და მატერიის შიგნით რჩება. თუ დანახულია ატომებიდან, რომლებიც ქმნიან მასალას, პლაზმის იონები, რომლებიც შედიან, ხდება მინარევების ატომები. მინარევების ატომები ნელა მიგრირებენ ატომებს შორის ატომებს შორის, რომლებიც ქმნიან მასალას და საბოლოოდ, ისინი ნაწილდებიან მასალის შიგნით. მეორეს მხრივ, ზოგიერთი მინარევის ატომები ბრუნდება ზედაპირზე და კვლავ გამოიყოფა პლაზმაში. შერწყმის პლაზმის სტაბილური შეზღუდვისთვის, წონასწორობა პლაზმის იონების მასალაში შეღწევასა და მასალის შიგნიდან მიგრაციის შემდეგ მინარევების ატომების ხელახლა გამოყოფას შორის ძალზე მნიშვნელოვანია.

მინარევების ატომების მიგრაციის გზა იდეალური კრისტალური სტრუქტურის მქონე მასალებში კარგად არის ახსნილი მრავალ კვლევაში. თუმცა, რეალურ მასალებს აქვთ პოლიკრისტალური სტრუქტურები, შემდეგ კი მარცვლეულის საზღვრის რეგიონებში მიგრაციის ბილიკები ჯერ არ იყო დაზუსტებული. გარდა ამისა, მასალაში, რომელიც მუდმივად ეხება პლაზმას, კრისტალური სტრუქტურა იშლება პლაზმის იონების გადაჭარბებული შეღწევის გამო. მინარევების ატომების მიგრაციის ბილიკები მოწესრიგებული კრისტალური სტრუქტურის მქონე მასალის შიგნით საკმარისად არ იყო შესწავლილი.

საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა ეროვნული ინსტიტუტის NIFS-ის პროფესორ აცუში იტოს კვლევითმა ჯგუფმა მოახერხა ავტომატური და სწრაფი ძიების მეთოდის შემუშავება მიგრაციის ბილიკებზე მასალებში, რომლებსაც აქვთ თვითნებური ატომის გეომეტრია მოლეკულური დინამიკისა და პარალელური გამოთვლებით სუპერკომპიუტერში. პირველ რიგში, ისინი იღებენ მრავალრიცხოვან მცირე დომენებს, რომლებიც მოიცავს მთელ მასალას.

თითოეული მცირე დომენის შიგნით ისინი გამოთვლიან მინარევების ატომების მიგრაციის ბილიკებს მოლეკულური დინამიკის მეშვეობით. მცირე დომენების ეს გამოთვლები მოკლე დროში დასრულდება, რადგან დომენის ზომა მცირეა და დასამუშავებელი ატომების რაოდენობა არ არის ბევრი. იმის გამო, რომ გამოთვლები თითოეულ მცირე დომენში შეიძლება განხორციელდეს დამოუკიდებლად, გამოთვლები ხორციელდება პარალელურად NIFS სუპერკომპიუტერის, პლაზმური სიმულატორის და HELIOS სუპერკომპიუტერის სისტემის გამოყენებით ფუჟონური ენერგიის საერთაშორისო კვლევის ცენტრის (IFERC-CSC), Aomori, გამოთვლითი სიმულაციის ცენტრში. იაპონია. პლაზმის სიმულატორზე, რადგან შესაძლებელია 70,000 CPU ბირთვის გამოყენება, შეიძლება განხორციელდეს ერთდროული გამოთვლები 70,000 დომენზე. მცირე დომენებიდან მიღებული ყველა გამოთვლის შედეგის გაერთიანებით, მიიღება მიგრაციის ბილიკები მთელ მასალაზე.

სუპერ კომპიუტერის პარალელიზების ასეთი მეთოდი განსხვავდება ხშირად გამოყენებულისგან და მას MPMD3) ტიპის პარალელიზება ეწოდება. NIFS-ში შემოთავაზებული იყო სიმულაციური მეთოდი, რომელიც ეფექტურად იყენებს MPMD-ის ტიპის პარალელიზებას. პარალელიზების კომბინაციით ავტომატიზაციასთან დაკავშირებული ბოლო იდეებით, ისინი მივიდნენ მიგრაციის ბილიკის მაღალსიჩქარიანი ავტომატური ძიების მეთოდამდე.

ამ მეთოდის გამოყენებით შესაძლებელი ხდება მინარევების ატომების მიგრაციის ბილიკის მარტივად მოძიება რეალური მასალებისთვის, რომლებსაც აქვთ კრისტალური მარცვლის საზღვრები ან თუნდაც მასალები, რომელთა კრისტალური სტრუქტურა დარღვეულია პლაზმასთან ხანგრძლივი კონტაქტის გამო. მასალის შიგნით მინარევების ატომების კოლექტიური მიგრაციის ქცევის გამოკვლევით, ამ მიგრაციის გზაზე დაფუძნებული ინფორმაციის საფუძველზე, ჩვენ შეგვიძლია გავაღრმავოთ ჩვენი ცოდნა პლაზმისა და მასალის შიგნით ნაწილაკების ბალანსის შესახებ. ამგვარად, მოსალოდნელია გაუმჯობესება პლაზმური შეზღუდვისას.

ეს შედეგები წარმოდგენილი იყო 2016 წლის მაისში პლაზმის ზედაპირის ურთიერთქმედების 22-ე საერთაშორისო კონფერენციაზე (PSI 22) და გამოქვეყნდება ჟურნალში Nuclear Materials and Energy.