ఫ్యూజన్ ప్రయోగాత్మక పరికరం మరియు భవిష్యత్ ఫ్యూజన్ రియాక్టర్ యొక్క వాక్యూమ్ నాళంలో ఒక భాగం (ప్లాస్మా ఫేసింగ్ మెటీరియల్) ప్లాస్మాతో సంబంధంలోకి వస్తుంది. ప్లాస్మా అయాన్లు పదార్థంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు, ఆ కణాలు తటస్థ అణువుగా మారతాయి మరియు పదార్థం లోపల ఉంటాయి. పదార్థాన్ని కంపోజ్ చేసే అణువుల నుండి చూస్తే, ప్రవేశించిన ప్లాస్మా అయాన్లు అశుద్ధ అణువులుగా మారుతాయి. అశుద్ధ పరమాణువులు మెటీరియల్‌ను కంపోజ్ చేసే అణువుల మధ్య ఇంటర్‌స్పేస్‌లలో నెమ్మదిగా వలసపోతాయి మరియు చివరికి అవి పదార్థం లోపల వ్యాపిస్తాయి. మరోవైపు, కొన్ని అశుద్ధ అణువులు ఉపరితలంపైకి తిరిగి వస్తాయి మరియు మళ్లీ ప్లాస్మాకు విడుదలవుతాయి. ఫ్యూజన్ ప్లాస్మా యొక్క స్థిరమైన నిర్బంధం కోసం, పదార్థంలోకి ప్లాస్మా అయాన్లు చొచ్చుకుపోవడానికి మరియు పదార్థం లోపల నుండి వలస వచ్చిన తర్వాత అశుద్ధ అణువులను తిరిగి విడుదల చేయడానికి మధ్య సమతుల్యత చాలా ముఖ్యమైనది.

ఆదర్శ స్ఫటిక నిర్మాణంతో పదార్థాల లోపల అశుద్ధ పరమాణువుల వలస మార్గం అనేక పరిశోధనలలో బాగా విశదీకరించబడింది. అయినప్పటికీ, వాస్తవ పదార్థాలు పాలీక్రిస్టలైన్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఆపై ధాన్యం సరిహద్దు ప్రాంతాలలో వలస మార్గాలు ఇంకా స్పష్టం చేయబడలేదు. ఇంకా, ప్లాస్మాను నిరంతరం తాకే పదార్థంలో, ప్లాస్మా అయాన్ల అధిక చొరబాటు కారణంగా క్రిస్టల్ నిర్మాణం విచ్ఛిన్నమవుతుంది. అస్తవ్యస్తమైన స్ఫటిక నిర్మాణంతో పదార్థం లోపల అశుద్ధ పరమాణువుల వలస మార్గాలు తగినంతగా పరిశీలించబడలేదు.

నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ నేచురల్ సైన్సెస్ NIFSకి చెందిన ప్రొఫెసర్ అట్సుషి ఇటో పరిశోధనా బృందం, సూపర్ కంప్యూటర్‌లో పరమాణు డైనమిక్స్ మరియు సమాంతర గణనల ద్వారా ఏకపక్ష పరమాణు జ్యామితిని కలిగి ఉన్న పదార్థాలలో వలస మార్గాలకు సంబంధించి స్వయంచాలక మరియు వేగవంతమైన శోధన కోసం ఒక పద్ధతిని అభివృద్ధి చేయడంలో విజయం సాధించింది. మొదట, వారు మొత్తం మెటీరియల్‌ను కవర్ చేసే అనేక చిన్న డొమైన్‌లను తీసుకుంటారు.

ప్రతి చిన్న డొమైన్ లోపల వారు మాలిక్యులర్ డైనమిక్స్ ద్వారా అశుద్ధ అణువుల వలస మార్గాలను గణిస్తారు. చిన్న డొమైన్‌ల గణనలు తక్కువ సమయంలో పూర్తవుతాయి ఎందుకంటే డొమైన్ పరిమాణం చిన్నది మరియు చికిత్స చేయవలసిన అణువుల సంఖ్య చాలా లేదు. ప్రతి చిన్న డొమైన్‌లోని లెక్కలు స్వతంత్రంగా నిర్వహించబడతాయి కాబట్టి, ఇంటర్నేషనల్ ఫ్యూజన్ ఎనర్జీ రీసెర్చ్ సెంటర్ (IFERC-CSC), అమోరి, కంప్యూటేషనల్ సిమ్యులేషన్ సెంటర్‌లో NIFS సూపర్‌కంప్యూటర్, ప్లాస్మా సిమ్యులేటర్ మరియు HELIOS సూపర్ కంప్యూటర్ సిస్టమ్‌ని ఉపయోగించి గణనలు సమాంతరంగా నిర్వహించబడతాయి. జపాన్. ప్లాస్మా సిమ్యులేటర్‌లో, 70,000 CPU కోర్లను ఉపయోగించడం సాధ్యమవుతుంది కాబట్టి, 70,000 డొమైన్‌ల కంటే ఎక్కువ ఏకకాల గణనలను నిర్వహించవచ్చు. చిన్న డొమైన్‌ల నుండి అన్ని గణన ఫలితాలను కలిపి, మొత్తం మెటీరియల్‌పై మైగ్రేషన్ మార్గాలు పొందబడతాయి.

సూపర్ కంప్యూటర్ యొక్క ఇటువంటి సమాంతరీకరణ పద్ధతి తరచుగా ఉపయోగించే పద్ధతికి భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు దీనిని MPMD3)-రకం సమాంతరీకరణ అంటారు. NIFS వద్ద, MPMD-రకం సమాంతరీకరణను సమర్థవంతంగా ఉపయోగించే అనుకరణ పద్ధతి ప్రతిపాదించబడింది. స్వయంచాలకీకరణకు సంబంధించి ఇటీవలి ఆలోచనలతో సమాంతరీకరణను కలపడం ద్వారా, వారు వలస మార్గం కోసం అధిక-వేగవంతమైన ఆటోమేటిక్ శోధన పద్ధతికి చేరుకున్నారు.

ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించడం ద్వారా, స్ఫటిక ధాన్యం సరిహద్దులను కలిగి ఉన్న వాస్తవ పదార్ధాల కోసం అశుద్ధ పరమాణువుల వలస మార్గాన్ని సులభంగా శోధించడం సాధ్యమవుతుంది లేదా ప్లాస్మాతో దీర్ఘకాల సంపర్కం ద్వారా స్ఫటిక నిర్మాణం అస్తవ్యస్తంగా మారుతుంది. ఈ వలస మార్గానికి సంబంధించిన సమాచారం ఆధారంగా పదార్థం లోపల అశుద్ధ పరమాణువుల సామూహిక వలస ప్రవర్తనను పరిశోధించడం, ప్లాస్మా మరియు మెటీరియల్‌లోని కణాల సమతుల్యత గురించి మన జ్ఞానాన్ని మరింతగా పెంచుకోవచ్చు. అందువల్ల ప్లాస్మా నిర్బంధంలో మెరుగుదలలు ఊహించబడ్డాయి.

ఈ ఫలితాలు మే 2016లో ప్లాస్మా సర్ఫేస్ ఇంటరాక్షన్ (PSI 22)పై 22వ అంతర్జాతీయ కాన్ఫరెన్స్‌లో ప్రదర్శించబడ్డాయి మరియు న్యూక్లియర్ మెటీరియల్స్ అండ్ ఎనర్జీ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడతాయి.