Satu bahagian vesel vakum (bahan menghadap plasma) peranti eksperimen pelakuran dan reaktor pelakuran masa hadapan bersentuhan dengan plasma. Apabila ion plasma masuk ke dalam bahan, zarah tersebut menjadi atom neutral dan kekal di dalam bahan. Jika dilihat dari atom yang menyusun bahan, ion plasma yang masuk menjadi atom pengotor. Atom kekotoran berhijrah perlahan-lahan dalam ruang antara atom yang menyusun bahan dan akhirnya, mereka meresap di dalam bahan. Sebaliknya, beberapa atom kekotoran kembali ke permukaan dan sekali lagi dipancarkan ke plasma. Untuk kurungan plasma gabungan yang stabil, keseimbangan antara penembusan ion plasma ke dalam bahan dan pelepasan semula atom kekotoran selepas penghijrahan dari dalam bahan menjadi sangat penting.

Laluan penghijrahan atom kekotoran di dalam bahan dengan struktur kristal yang ideal telah dijelaskan dengan baik dalam banyak penyelidikan. Walau bagaimanapun, bahan sebenar mempunyai struktur polihabluran, dan kemudian laluan penghijrahan di kawasan sempadan butiran belum dijelaskan lagi. Selanjutnya, dalam bahan yang menyentuh plasma secara berterusan, struktur hablur rosak akibat pencerobohan ion plasma yang berlebihan. Laluan penghijrahan atom-atom kekotoran di dalam bahan dengan struktur kristal yang tidak teratur belum diperiksa dengan secukupnya.

Kumpulan penyelidikan Profesor Atsushi Ito, Institut Sains Semula Jadi Kebangsaan NIFS, telah berjaya membangunkan kaedah untuk carian automatik dan pantas berkenaan laluan migrasi dalam bahan yang mempunyai geometri atom sewenang-wenangnya melalui dinamik molekul dan pengiraan selari dalam superkomputer. Pertama, mereka mengeluarkan sejumlah besar domain kecil yang merangkumi keseluruhan bahan.

Di dalam setiap domain kecil mereka mengira laluan penghijrahan atom kekotoran melalui dinamik molekul. Pengiraan domain kecil itu akan selesai dalam masa yang singkat kerana saiz domain adalah kecil dan bilangan atom yang perlu dirawat tidak banyak. Oleh kerana pengiraan dalam setiap domain kecil boleh dijalankan secara bebas, pengiraan dilakukan secara selari menggunakan superkomputer NIFS, Simulator Plasma dan sistem superkomputer HELIOS di Pusat Simulasi Pengiraan Pusat Penyelidikan Tenaga Fusion Antarabangsa (IFERC-CSC), Aomori, Jepun. Pada Simulator Plasma, kerana boleh menggunakan 70,000 teras CPU, pengiraan serentak lebih 70,000 domain boleh dilakukan. Menggabungkan semua hasil pengiraan daripada domain kecil, laluan penghijrahan ke atas keseluruhan bahan diperolehi.

Kaedah penyejajaran komputer super sedemikian berbeza daripada yang sering digunakan, dan dipanggil penyejajaran jenis MPMD3). Di NIFS, kaedah simulasi yang berkesan menggunakan penyejajaran jenis MPMD telah dicadangkan. Dengan menggabungkan penyelarasan dengan idea terkini mengenai automasi, mereka telah mencapai kaedah carian automatik berkelajuan tinggi untuk laluan migrasi.

Dengan menggunakan kaedah ini, ia menjadi mungkin untuk mencari dengan mudah laluan penghijrahan atom-atom kekotoran untuk bahan-bahan sebenar yang mempunyai sempadan butiran kristal atau bahkan bahan-bahan yang struktur kristalnya menjadi tidak teratur oleh sentuhan jangka masa yang lama dengan plasma. Menyiasat tingkah laku penghijrahan kolektif atom kekotoran di dalam bahan berdasarkan maklumat mengenai laluan penghijrahan ini, kita boleh mendalami pengetahuan kita mengenai keseimbangan zarah di dalam plasma dan bahan. Oleh itu, penambahbaikan dalam kurungan plasma dijangkakan.

Keputusan ini telah dibentangkan pada Mei 2016 di Persidangan Antarabangsa ke-22 mengenai Interaksi Permukaan Plasma (PSI 22), dan akan diterbitkan dalam jurnal Bahan dan Tenaga Nuklear.