Een Deel vum Vakuumbehälter (de Plasma-Gesiichtsmaterial) vum Fusiounsexperimentellen Apparat an dem zukünftege Fusiounsreaktor kënnt a Kontakt mat Plasma. Wann d'Plasma-Ionen an d'Material erakommen, ginn dës Partikel en neutralen Atom a bleiwen am Material. Wann se vun den Atomer gesi ginn, déi d'Material ausmaachen, ginn d'Plasma-Ionen, déi erakommen, zu Onreinheetsatomer. D'Gëftstoffatome migréieren lues an Interraim tëscht den Atomer, déi d'Material komponéieren a schlussendlech diffusen se am Material. Op der anerer Säit ginn e puer Gëftstoffatome zréck op d'Uewerfläch a ginn erëm an de Plasma emittéiert. Fir déi stabil Begrenzung vu Fusiounsplasma gëtt d'Gläichgewiicht tëscht der Penetratioun vu Plasma-Ionen an d'Material an der Re-Emissioun vun Gëftstoffatomer no der Migratioun vu bannen am Material extrem wichteg.

De Migratiounswee vun Gëftstoffatome bannent Materialien mat enger idealer Kristallstruktur ass a ville Fuerschunge gutt opgekläert. Wéi och ëmmer, tatsächlech Materialien hunn polykristallin Strukturen, an dann waren Migratiounsweeër a Getreidegrenzregiounen nach net gekläert. Weider, an engem Material dat kontinuéierlech Plasma beréiert, gëtt d'Kristallstruktur gebrach wéinst der exzessiver Agrëff vu Plasma-Ionen. D'Migratiounsweeër vun Gëftstoffatomen an engem Material mat enger gestéierter Kristallstruktur waren net genuch ënnersicht.

D'Fuerschungsgrupp vum Professer Atsushi Ito, vun National Institutes of Natural Sciences NIFS, huet et fäerdeg bruecht eng Method fir automatesch a séier Sich iwwer Migratiounsweeër a Materialien ze entwéckelen, déi arbiträr Atomgeometrie hunn duerch molekulare Dynamik a parallele Berechnungen an engem Supercomputer. Als éischt huelen se eng vill Zuel vu klenge Domainen eraus, déi dat ganzt Material ofdecken.

Bannent all klengt Domain berechnen se d'Migratiounsweeër vun Gëftstoffatome duerch molekulare Dynamik. Déi Berechnunge vu klengen Domainen wäerten a kuerzer Zäit fäerdeg sinn, well d'Gréisst vum Domain kleng ass an d'Zuel vun den Atomer, déi behandelt ginn, net vill ass. Well d'Berechnungen an all klengen Domain onofhängeg duerchgefouert kënne ginn, ginn d'Berechnungen parallel mam NIFS Supercomputer, dem Plasma Simulator, an dem HELIOS Supercomputer System am Computational Simulation Center vum International Fusion Energy Research Center (IFERC-CSC), Aomori, gemaach. Japan. Am Plasma Simulator, well et méiglech ass 70.000 CPU-Cores ze benotzen, kënne simultan Berechnungen iwwer 70.000 Domainen ausgefouert ginn. Kombinéiert all d'Berechnungsresultater vun de klenge Domainen, ginn d'Migratiounsweeër iwwer dat ganzt Material kritt.

Sou eng Paralleliséierungsmethod vu Supercomputer ënnerscheet sech vun deem oft benotzt, a gëtt MPMD3)-Typ Paralleliséierung genannt. Bei NIFS gouf eng Simulatiounsmethod proposéiert déi effektiv MPMD-Typ Paralleliséierung benotzt. Duerch d'Kombinatioun vun der Paralleliséierung mat rezenten Iddien betreffend Automatiséierung, si si zu enger High-Speed-automatescher Sichmethod fir de Migratiounswee ukomm.

Andeems Dir dës Method benotzt, gëtt et méiglech einfach de Migratiounswee vun Gëftstoffatomer ze sichen no aktuellen Materialien déi Kristallkorngrenzen hunn oder souguer Materialien vun deenen d'Kristallstruktur gestéiert gëtt duerch laang Dauer Kontakt mat Plasma. D'Behuele vun der kollektiver Migratioun vu Gëftstoffatome bannent Material z'ënnersichen baséiert op Informatioun iwwer dëse Migratiounswee, kënne mir eist Wëssen iwwer d'Partikelbalance am Plasma an dem Material verdéiwen. Dofir ginn Verbesserungen an der Plasma-Begrenzung erwaart.

Dës Resultater goufen am Mee 2016 op der 22nd International Conference on Plasma Surface Interaction (PSI 22) presentéiert a ginn an der Zäitschrëft Nuclear Materials and Energy publizéiert.