Термоядролук эксперименталдык түзүлүштүн жана келечектеги синтез реакторунун вакуумдук идишинин бир бөлүгү (плазманы караган материал) плазмага тийет. Плазма иондору материалга киргенде, ал бөлүкчөлөр нейтралдуу атомго айланып, материалдын ичинде калышат. Материалды түзгөн атомдордон көрүнгөндө, кирген плазма иондору ыплас атомдорго айланат. Таза эмес атомдор материалды түзгөн атомдор арасындагы мейкиндиктерде жай көчүп, акырында материалдын ичинде тарашат. Башка жагынан алып караганда, кээ бир ыплас атомдор бетине кайтып келип, кайра плазмага чыгарылат. Биригүү плазмасынын туруктуу кармалышы үчүн плазма иондорунун материалга кириши менен материалдын ичинен миграциядан кийин аралашма атомдорунун кайра эмиссиясынын ортосундагы тең салмактуулук өтө маанилүү болуп калат.

Идеалдуу кристаллдык түзүлүштөгү материалдардын ичиндеги аралашма атомдорунун миграциялык жолу көптөгөн изилдөөлөрдө жакшы түшүндүрүлгөн. Бирок, чыныгы материалдар поликристаллдуу түзүлүшкө ээ, андан кийин дан менен чектеш аймактарда миграциялык жолдор али тактала элек. Андан ары плазма тынымсыз тийип турган материалда плазма иондорунун ашыкча киришинен кристаллдык түзүлүш бузулат. Бир иретсиз кристалл түзүлүшү бар материалдын ичиндеги аралашма атомдорунун миграциялык жолдору жетиштүү түрдө изилденген эмес.

NIFS Табигый Илимдер Улуттук Институтунун профессору Атсуши Итонун изилдөө тобу молекулярдык динамика жана суперкомпьютерде параллелдүү эсептөөлөр аркылуу ыктыярдуу атом геометриясы бар материалдарда миграциялык жолдорду автоматтык жана тез издөө ыкмасын иштеп чыгууга жетишти. Биринчиден, алар бүт материалды камтыган көптөгөн чакан домендерди алып чыгышат.

Ар бир кичинекей домендин ичинде алар молекулярдык динамика аркылуу ыплас атомдордун миграциялык жолдорун эсептешет. Кичинекей домендердин бул эсептөөлөрү кыска убакытта бүтөт, анткени домендин көлөмү кичинекей жана иштетиле турган атомдордун саны көп эмес. Ар бир кичинекей доменде эсептөөлөр өз алдынча жүргүзүлүшү мүмкүн болгондуктан, эсептөөлөр NIFS суперкомпьютерин, Плазма симуляторун жана HELIOS суперкомпьютер системасын колдонуу менен параллелдүү түрдө Эл аралык Fusion Energy изилдөө борборунун (IFERC-CSC) Aomori, Жапония. Плазма симуляторунда 70 000 процессордун өзөгүн колдонуу мүмкүн болгондуктан, 70 000ден ашуун доменди бир эле убакта эсептөөлөрдү жүргүзүүгө болот. Кичинекей домендердин бардык эсептөө жыйынтыктарын бириктирип, бүт материал боюнча миграция жолдору алынат.

Супер компьютердин мындай параллелдөө ыкмасы көп колдонулгандан айырмаланып, MPMD3) тибиндеги параллелдөө деп аталат. NIFSде MPMD тибиндеги параллелизацияны эффективдүү колдонгон симуляция ыкмасы сунушталган. Параллелизацияны автоматташтыруу боюнча акыркы идеялар менен айкалыштыруу менен, алар миграция жолун жогорку ылдамдыктагы автоматтык издөө ыкмасына жетишти.

Бул ыкманы колдонуу менен кристаллдык бүртүкчөлөрү бар нукура материалдарды же плазма менен узакка созулган байланышта кристалл түзүмү бузулган материалдарды оңой эле издөөгө болот. Бул миграция жолуна байланыштуу маалыматтарга таянып, материалдын ичиндеги ыплас атомдордун жамааттык миграциясынын жүрүм-турумун изилдеп, биз плазмадагы жана материалдагы бөлүкчөлөрдүн балансы жөнүндөгү билимибизди тереңдете алабыз. Ошентип, плазманы камакта жакшыртуулар күтүлүүдө.

Бул жыйынтыктар 2016-жылдын май айында 22-Эл аралык плазма бетинин өз ара аракеттенүү конференциясында (PSI 22) берилген жана «Nuclear Materials and Energy» журналында басылып чыгат.