Еден дел од вакуумскиот сад (материјалот кој се соочува со плазма) на експерименталниот уред за фузија и идниот реактор за фузија доаѓа во контакт со плазмата. Кога плазма јоните влегуваат во материјалот, тие честички стануваат неутрален атом и остануваат во материјалот. Ако се гледа од атомите што го сочинуваат материјалот, јоните на плазмата што влегуваат стануваат атоми на нечистотија. Атомите на нечистотијата полека мигрираат во меѓупростори меѓу атомите што го сочинуваат материјалот и на крајот, тие се дифузираат во материјалот. Од друга страна, некои атоми на нечистотија се враќаат на површината и повторно се емитуваат во плазмата. За стабилно ограничување на фузионата плазма, рамнотежата помеѓу пенетрацијата на јоните на плазмата во материјалот и повторното емитување на атоми на нечистотија по миграцијата од внатрешноста на материјалот станува исклучително важна.

Патот на миграција на атомите на нечистотија во материјалите со идеална кристална структура е добро разјаснет во многу истражувања. Сепак, вистинските материјали имаат поликристални структури, а потоа патеките за миграција во граничните региони на зрната сè уште не беа разјаснети. Понатаму, во материјал кој континуирано ја допира плазмата, кристалната структура е скршена поради прекумерното навлегување на плазма јони. Патеките на миграција на атомите на нечистотија во материјал со нарушена кристална структура не беа доволно испитани.

Истражувачката група на професорот Ацуши Ито, од Националниот институт за природни науки NIFS, успеа да развие метод за автоматско и брзо пребарување во врска со патеките на миграција во материјали со произволна геометрија на атомите преку молекуларна динамика и паралелни пресметки во суперкомпјутер. Прво, тие вадат голем број мали домени кои го покриваат целиот материјал.

Внатре во секој мал домен тие ги пресметуваат патеките на миграција на атомите на нечистотија низ молекуларната динамика. Тие пресметки на мали домени ќе бидат завршени за кратко време бидејќи големината на доменот е мала и бројот на атоми што треба да се третираат не е многу. Бидејќи пресметките во секој мал домен можат да се вршат независно, пресметките се вршат паралелно со користење на суперкомпјутерот NIFS, Плазма Симулаторот и суперкомпјутерскиот систем HELIOS во Центарот за пресметковна симулација на Меѓународниот истражувачки центар за фузија енергија (IFERC-CSC), Аомори. Јапонија. На плазма симулатор, бидејќи е можно да се користат 70.000 јадра на процесорот, може да се извршат симултани пресметки преку 70.000 домени. Со комбинирање на сите пресметковни резултати од малите домени, се добиваат патеките за миграција низ целиот материјал.

Ваквиот метод на паралелизација на супер компјутерот се разликува од оној што често се користи и се нарекува паралелизација од типот MPMD3). Во NIFS, беше предложен метод на симулација што ефикасно користи паралелизација од типот MPMD. Со комбинирање на паралелизацијата со неодамнешните идеи во врска со автоматизацијата, тие стигнаа до метод на автоматско пребарување со голема брзина за патеката на миграцијата.

Со користење на овој метод, станува возможно лесно да се бара миграцискиот пат на атомите на нечистотија за вистински материјали кои имаат граници на кристално зрно или дури и материјали од кои кристалната структура се нарушува со долготраен контакт со плазмата. Истражувајќи го однесувањето на колективната миграција на атоми на нечистотија во материјалот врз основа на информации во врска со оваа миграциска патека, можеме да го продлабочиме нашето знаење во врска со рамнотежата на честичките во плазмата и материјалот. Така, се очекуваат подобрувања во затворањето на плазмата.

Овие резултати беа претставени во мај 2016 година на 22-та меѓународна конференција за интеракција на површината на плазмата (PSI 22), а ќе бидат објавени во списанието Nuclear Materials and Energy.