Хайлуулах туршилтын төхөөрөмж ба ирээдүйн хайлуулах реакторын вакуум савны нэг хэсэг (плазмын гадаргуутай материал) нь плазмтай холбогддог. Плазмын ионууд материалд ороход тэдгээр хэсгүүд нь саармаг атом болж, материалын дотор үлддэг. Материалыг бүрдүүлдэг атомуудаас харахад орж ирсэн плазмын ионууд нь хольцын атом болдог. Бохирдлын атомууд нь материалыг бүрдүүлдэг атомуудын хоорондын зайд аажмаар шилжиж, улмаар материалын дотор тархдаг. Нөгөөтэйгүүр, зарим хольцын атомууд гадаргуу дээр буцаж ирээд плазм руу дахин ялгардаг. Хайлмал плазмыг тогтвортой байлгахын тулд плазмын ионууд материалд нэвтрэн орох, материалаас шилжсэний дараа хольцын атомуудыг дахин ялгаруулах хоорондын тэнцвэр нь маш чухал юм.

Тохиромжтой болор бүтэцтэй материалын доторх хольцын атомуудын шилжилтийн замыг олон судалгаанд сайтар тодруулсан. Гэсэн хэдий ч бодит материалууд нь поликристал бүтэцтэй, дараа нь үр тарианы хилийн бүс дэх нүүдлийн замыг хараахан тодруулаагүй байна. Цаашилбал, плазмтай тасралтгүй шүргэлцдэг материалд плазмын ионууд хэт их нэвтэрснээс болж болор бүтэц эвдэрсэн. Эмх замбараагүй болор бүтэцтэй материалын доторх хольцын атомуудын шилжилтийн замыг хангалттай судлаагүй.

NIFS-ийн Байгалийн Шинжлэх Ухааны Үндэсний Хүрээлэнгийн профессор Ацуши Итогийн судалгааны баг молекулын динамик болон суперкомпьютерт параллель тооцоолол хийх замаар дурын атомын геометр бүхий материалын шилжилтийн замыг автоматаар, хурдан хайх аргыг боловсруулж амжилтанд хүрсэн. Нэгдүгээрт, тэд материалыг бүхэлд нь хамарсан олон тооны жижиг домэйнүүдийг гаргаж авдаг.

Жижиг домэйн болгонд тэд молекулын динамикаар дамжуулан хольцын атомуудын шилжих замыг тооцоолдог. Домэйн хэмжээ бага, боловсруулах атомын тоо тийм ч их биш тул жижиг домайнуудын тооцоог богино хугацаанд хийж дуусгах болно. Жижиг домэйн тус бүр дэх тооцооллыг бие даан хийх боломжтой тул тооцооллыг Олон улсын Fusion Energy Research Center (IFERC-CSC) дахь Aomori, Япон. Плазма симулятор дээр 70,000 CPU-ийн цөм ашиглах боломжтой тул 70,000 гаруй домэйныг нэгэн зэрэг тооцоолж болно. Жижиг домайнуудын бүх тооцооллын үр дүнг нэгтгэснээр бүхэл бүтэн материалаар шилжих замыг олж авдаг.

Супер компьютерийн ийм параллелчлалын арга нь ихэвчлэн хэрэглэгддэг аргаас ялгаатай бөгөөд MPMD3) төрлийн параллелчлал гэж нэрлэгддэг. NIFS дээр MPMD төрлийн параллелчлалыг үр дүнтэй ашигладаг симуляцийн аргыг санал болгосон. Зэрэгцээ байдлыг автоматжуулалтын талаархи сүүлийн үеийн санаануудтай хослуулснаар тэд шилжилтийн замыг өндөр хурдны автомат хайлтын аргад хүрсэн.

Энэ аргыг ашигласнаар болор ширхэгийн хил хязгаартай бодит материалыг, тэр ч байтугай плазмтай удаан хугацаанд харьцсанаар болор бүтэц нь эмх замбараагүй болсон материалыг хольцын атомын шилжилтийн замыг хялбархан хайх боломжтой болно. Энэхүү шилжилтийн замын талаарх мэдээлэлд үндэслэн материалын доторх хольцын атомуудын хамтын шилжилтийн зан үйлийг судалснаар бид плазм болон материалын доторх бөөмийн тэнцвэрийн талаарх мэдлэгээ гүнзгийрүүлж чадна. Тиймээс цусны сийвэнгийн агууламж сайжирна гэж таамаглаж байна.

Эдгээр үр дүнг 2016 оны 5-р сард Плазмын гадаргуугийн харилцан үйлчлэлийн олон улсын 22 дахь бага хуралд (PSI 22) танилцуулсан бөгөөд Цөмийн материал ба энерги сэтгүүлд нийтлэгдэх болно.