En del vakuumske posode (material, ki je obrnjen proti plazmi) fuzijske eksperimentalne naprave in bodočega fuzijskega reaktorja pride v stik s plazmo. Ko plazemski ioni vstopijo v material, ti delci postanejo nevtralni atom in ostanejo v materialu. Če gledamo iz atomov, ki sestavljajo material, plazemski ioni, ki so vstopili, postanejo atomi nečistoč. Atomi nečistoč počasi migrirajo v vmesnih prostorih med atomi, ki sestavljajo material, in sčasoma difundirajo v material. Po drugi strani pa se nekateri atomi nečistoč vrnejo na površino in se ponovno oddajo v plazmo. Za stabilno omejevanje fuzijske plazme postane izjemno pomembno ravnovesje med prodiranjem plazemskih ionov v material in ponovno emisijo atomov nečistoč po migraciji iz notranjosti materiala.

Migracijska pot atomov nečistoč znotraj materialov z idealno kristalno strukturo je bila dobro pojasnjena v številnih raziskavah. Vendar imajo dejanski materiali polikristalne strukture, nato pa migracijske poti v mejnih območjih zrn še niso bile pojasnjene. Poleg tega je v materialu, ki se nenehno dotika plazme, kristalna struktura porušena zaradi čezmernega vdora plazemskih ionov. Migracijske poti atomov nečistoč znotraj materiala z neurejeno kristalno strukturo niso bile dovolj raziskane.

Raziskovalni skupini profesorja Atsushija Ita z Nacionalnega inštituta za naravoslovje NIFS je uspelo razviti metodo za samodejno in hitro iskanje migracijskih poti v materialih s poljubno atomsko geometrijo s pomočjo molekularne dinamike in vzporednih izračunov v superračunalniku. Najprej vzamejo številne majhne domene, ki pokrivajo celotno gradivo.

Znotraj vsake majhne domene z molekularno dinamiko izračunajo migracijske poti atomov nečistoč. Ti izračuni majhnih domen bodo končani v kratkem času, ker je velikost domene majhna in število atomov, ki jih je treba obdelati, ni veliko. Ker je izračune v vsaki majhni domeni mogoče izvajati neodvisno, se izračuni izvajajo vzporedno z uporabo superračunalnika NIFS, plazemskega simulatorja in superračunalniškega sistema HELIOS v Centru za računalniške simulacije Mednarodnega raziskovalnega centra za fuzijsko energijo (IFERC-CSC), Aomori, Japonska. Ker je na simulatorju plazme možno uporabiti 70.000 jeder CPU, je mogoče izvesti hkratne izračune v 70.000 domenah. S kombiniranjem vseh rezultatov izračuna iz majhnih domen se pridobijo migracijske poti po celotnem materialu.

Takšna paralelizacijska metoda superračunalnika se razlikuje od tiste, ki se pogosto uporablja, in se imenuje paralelizacija tipa MPMD3). Pri NIFS je bila predlagana metoda simulacije, ki učinkovito uporablja paralelizacijo tipa MPMD. S kombiniranjem paralelizacije z nedavnimi zamislimi o avtomatizaciji so prišli do hitrega samodejnega načina iskanja za pot migracije.

Z uporabo te metode postane mogoče enostavno iskati migracijsko pot atomov nečistoč za dejanske materiale, ki imajo meje kristalnih zrn, ali celo materiale, katerih kristalna struktura postane neurejena zaradi dolgotrajnega stika s plazmo. Z raziskovanjem vedenja kolektivne migracije atomov nečistoč znotraj materiala na podlagi informacij o tej migracijski poti lahko poglobimo svoje znanje o ravnovesju delcev znotraj plazme in materiala. Tako se pričakuje izboljšanje zadrževanja plazme.

Ti rezultati so bili predstavljeni maja 2016 na 22. mednarodni konferenci o površinski interakciji plazme (PSI 22) in bodo objavljeni v reviji Nuclear Materials and Energy.