फ्यूजन प्रायोगिक उपकरण आणि भविष्यातील फ्यूजन अणुभट्टीच्या व्हॅक्यूम वेसल्सचा एक भाग (प्लाझ्मा फेसिंग मटेरियल) प्लाझ्माच्या संपर्कात येतो. जेव्हा प्लाझ्मा आयन पदार्थात प्रवेश करतात तेव्हा ते कण तटस्थ अणू बनतात आणि सामग्रीच्या आत राहतात. पदार्थ तयार करणाऱ्या अणूंमधून पाहिल्यास, त्यात प्रवेश केलेले प्लाझ्मा आयन अशुद्ध अणू बनतात. अशुद्धता अणू पदार्थ बनवणाऱ्या अणूंमधील आंतरस्पेसेसमध्ये हळूहळू स्थलांतरित होतात आणि अखेरीस, ते सामग्रीच्या आत पसरतात. दुसरीकडे, काही अशुद्धता अणू पृष्ठभागावर परत येतात आणि पुन्हा प्लाझ्मामध्ये उत्सर्जित होतात. फ्यूजन प्लाझ्माच्या स्थिर बंदिस्ततेसाठी, पदार्थामध्ये प्लाझमा आयनचा प्रवेश आणि सामग्रीच्या आतून स्थलांतरानंतर अशुद्धता अणूंचे पुन: उत्सर्जन यांच्यातील संतुलन अत्यंत महत्त्वाचे बनते.

आदर्श क्रिस्टल स्ट्रक्चर असलेल्या पदार्थांमधील अशुद्धता अणूंच्या स्थलांतरणाचा मार्ग अनेक संशोधनांमध्ये चांगल्या प्रकारे स्पष्ट केला गेला आहे. तथापि, वास्तविक सामग्रीमध्ये पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना आहेत आणि नंतर धान्य सीमा प्रदेशांमधील स्थलांतराचे मार्ग अद्याप स्पष्ट केले गेले नाहीत. पुढे, प्लाझ्माला सतत स्पर्श करणाऱ्या सामग्रीमध्ये, प्लाझ्मा आयनांच्या अतिप्रमाणात प्रवेश केल्यामुळे क्रिस्टल संरचना तुटलेली असते. अव्यवस्थित क्रिस्टल स्ट्रक्चर असलेल्या पदार्थाच्या आत अशुद्ध अणूंच्या स्थलांतरणाचे मार्ग पुरेसे तपासले गेले नाहीत.

नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ नॅचरल सायन्सेस NIFS च्या प्रोफेसर अत्सुशी इतो यांच्या संशोधन गटाने, आण्विक गतिशीलता आणि सुपरकॉम्प्युटरमध्ये समांतर गणनेद्वारे अनियंत्रित अणू भूमिती असलेल्या पदार्थांमधील स्थलांतर मार्गांसंबंधी स्वयंचलित आणि जलद शोधासाठी एक पद्धत विकसित करण्यात यश मिळविले आहे. प्रथम, ते संपूर्ण सामग्री कव्हर करणारे असंख्य लहान डोमेन घेतात.

प्रत्येक लहान डोमेनमध्ये ते आण्विक गतिशीलतेद्वारे अशुद्ध अणूंच्या स्थलांतर मार्गांची गणना करतात. छोट्या डोमेनची गणना थोड्याच वेळात पूर्ण होईल कारण डोमेनचा आकार लहान आहे आणि अणूंची संख्या जास्त नाही. प्रत्येक लहान डोमेनमधील गणना स्वतंत्रपणे करता येत असल्यामुळे, आकडेमोरी, आंतरराष्ट्रीय फ्यूजन एनर्जी रिसर्च सेंटर (IFERC-CSC) च्या संगणकीय सिम्युलेशन सेंटरमध्ये NIFS सुपरकॉम्प्युटर, प्लाझ्मा सिम्युलेटर आणि HELIOS सुपरकॉम्प्युटर प्रणालीचा वापर करून समांतरपणे गणना केली जाते. जपान. प्लाझ्मा सिम्युलेटरवर, 70,000 CPU कोर वापरणे शक्य असल्याने, 70,000 पेक्षा जास्त डोमेन एकाच वेळी गणना केली जाऊ शकते. लहान डोमेनमधील सर्व गणना परिणाम एकत्र करून, संपूर्ण सामग्रीवरील स्थलांतर मार्ग प्राप्त होतात.

सुपर कॉम्प्युटरची अशी समांतरीकरण पद्धत नेहमी वापरल्या जाणाऱ्या पद्धतीपेक्षा वेगळी असते आणि तिला MPMD3 -प्रकार समांतरीकरण म्हणतात. NIFS मध्ये, MPMD-प्रकार समांतरीकरण प्रभावीपणे वापरणारी सिम्युलेशन पद्धत प्रस्तावित करण्यात आली होती. ऑटोमॅटायझेशनच्या अलीकडील कल्पनांसह समांतरीकरण एकत्र करून, ते स्थलांतर मार्गासाठी उच्च-गती स्वयंचलित शोध पद्धतीवर पोहोचले आहेत.

या पद्धतीचा वापर करून, क्रिस्टल ग्रेन सीमा असलेल्या वास्तविक पदार्थांसाठी अशुद्ध अणूंचे स्थलांतरण मार्ग सहजपणे शोधणे शक्य होते किंवा ज्या सामग्रीची क्रिस्टल संरचना प्लाझ्माच्या दीर्घ कालावधीच्या संपर्कामुळे विस्कळीत होते. या स्थलांतर मार्गासंबंधी माहितीच्या आधारे सामग्रीमधील अशुद्धता अणूंच्या सामूहिक स्थलांतराच्या वर्तनाची तपासणी करून, आम्ही प्लाझ्मा आणि सामग्रीमधील कण संतुलनाविषयी आपले ज्ञान अधिक खोल करू शकतो. अशा प्रकारे प्लाझ्मा बंदिवासात सुधारणा अपेक्षित आहे.

हे परिणाम मे 2016 मध्ये प्लाझ्मा पृष्ठभाग परस्परसंवाद (PSI 22) वरील 22 व्या आंतरराष्ट्रीय परिषदेत सादर केले गेले, आणि जर्नल न्यूक्लियर मटेरियल्स अँड एनर्जीमध्ये प्रकाशित केले जातील.