فیوژن تجرباتی ڈیوائس اور مستقبل کے فیوژن ری ایکٹر کے ویکیوم برتن (پلازما کا سامنا کرنے والا مواد) کا ایک حصہ پلازما کے ساتھ رابطے میں آتا ہے۔ جب پلازما آئن مواد میں داخل ہوتے ہیں، تو وہ ذرات ایک غیر جانبدار ایٹم بن جاتے ہیں اور مواد کے اندر رہتے ہیں۔ اگر مواد کو تشکیل دینے والے ایٹموں سے دیکھا جائے تو جو پلازما آئن داخل ہوتے ہیں وہ ناپاک ایٹم بن جاتے ہیں۔ ناپاک ایٹم مواد کو مرکب کرنے والے ایٹموں کے درمیان وقفے وقفے سے آہستہ آہستہ منتقل ہوتے ہیں اور آخر کار وہ مواد کے اندر پھیل جاتے ہیں۔ دوسری طرف، کچھ ناپاک ایٹم سطح پر واپس آتے ہیں اور دوبارہ پلازما میں خارج ہوتے ہیں۔ فیوژن پلازما کی مستحکم قید کے لیے، مواد میں پلازما آئنوں کے داخل ہونے اور مادے کے اندر سے ہجرت کے بعد نجاست کے ایٹموں کے دوبارہ اخراج کے درمیان توازن انتہائی اہم ہو جاتا ہے۔

مثالی کرسٹل ڈھانچے والے مواد کے اندر ناپاک ایٹموں کی منتقلی کا راستہ بہت سی تحقیقوں میں اچھی طرح سے واضح کیا گیا ہے۔ تاہم، اصل مواد میں پولی کرسٹل لائن ڈھانچے ہوتے ہیں، اور پھر اناج کے حدود والے علاقوں میں منتقلی کے راستے ابھی تک واضح نہیں کیے گئے تھے۔ اس کے علاوہ، ایسے مواد میں جو پلازما کو لگاتار چھوتا ہے، پلازما آئنوں کے زیادہ داخل ہونے کی وجہ سے کرسٹل کا ڈھانچہ ٹوٹ جاتا ہے۔ کرسٹل کی ناکارہ ساخت والے مواد کے اندر ناپاک ایٹموں کی منتقلی کے راستوں کا کافی حد تک جائزہ نہیں لیا گیا تھا۔

نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف نیچرل سائنسز NIFS کے پروفیسر Atsushi Ito کے تحقیقی گروپ نے ایک سپر کمپیوٹر میں مالیکیولر ڈائنامکس اور متوازی حسابات کے ذریعے صوابدیدی ایٹم جیومیٹری والے مواد میں نقل مکانی کے راستوں کے حوالے سے خودکار اور تیز رفتار تلاش کا طریقہ تیار کرنے میں کامیابی حاصل کی ہے۔ سب سے پہلے، وہ متعدد چھوٹے ڈومینز نکالتے ہیں جو پورے مواد کا احاطہ کرتے ہیں۔

ہر چھوٹے ڈومین کے اندر وہ مالیکیولر ڈائنامکس کے ذریعے ناپاک ایٹموں کی منتقلی کے راستوں کی گنتی کرتے ہیں۔ چھوٹے ڈومینز کے وہ حسابات کچھ ہی عرصے میں مکمل ہو جائیں گے کیونکہ ڈومین کا سائز چھوٹا ہے اور ایٹموں کی تعداد زیادہ نہیں ہے۔ چونکہ ہر چھوٹے ڈومین میں حسابات آزادانہ طور پر کیے جاسکتے ہیں، حسابات متوازی طور پر NIFS سپر کمپیوٹر، پلازما سمیلیٹر، اور HELIOS سپر کمپیوٹر سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے بین الاقوامی فیوژن انرجی ریسرچ سینٹر (IFERC-CSC) کے کمپیوٹیشنل سمولیشن سینٹر میں کیے جاتے ہیں۔ جاپان۔ پلازما سمیلیٹر پر، کیونکہ 70,000 CPU کور استعمال کرنا ممکن ہے، اس لیے بیک وقت 70,000 ڈومینز پر کیلکولیشن کیے جا سکتے ہیں۔ چھوٹے ڈومینز کے تمام حسابی نتائج کو یکجا کرتے ہوئے، پورے مواد پر منتقلی کے راستے حاصل کیے جاتے ہیں۔

سپر کمپیوٹر کا اس طرح کا متوازی طریقہ اکثر استعمال ہونے والے سے مختلف ہوتا ہے، اور اسے MPMD3 -ٹائپ پیریلائزیشن کہا جاتا ہے۔ NIFS میں، ایک نقلی طریقہ جو مؤثر طریقے سے MPMD قسم کے متوازی استعمال کرتا ہے تجویز کیا گیا تھا۔ آٹومیٹائزیشن کے بارے میں حالیہ خیالات کے ساتھ متوازی کو جوڑ کر، وہ نقل مکانی کے راستے کے لیے ایک تیز رفتار خودکار تلاش کے طریقہ پر پہنچ گئے ہیں۔

اس طریقہ کو استعمال کرنے سے، یہ ممکن ہو جاتا ہے کہ ناپاک ایٹموں کی نقل مکانی کے راستے کو آسانی سے تلاش کیا جا سکے جن میں کرسٹل اناج کی حدود ہیں یا ایسے مواد جن کی کرسٹل کی ساخت پلازما کے ساتھ طویل عرصے تک رابطے سے خراب ہو جاتی ہے۔ اس ہجرت کے راستے سے متعلق معلومات کی بنیاد پر مادے کے اندر ناپاک ایٹموں کی اجتماعی منتقلی کے رویے کی چھان بین کرتے ہوئے، ہم پلازما اور مادے کے اندر ذرات کے توازن کے بارے میں اپنے علم کو مزید گہرا کر سکتے ہیں۔ اس طرح پلازما کی قید میں بہتری متوقع ہے۔

یہ نتائج مئی 2016 میں پلازما سطح کے تعامل (PSI 22) پر 22 ویں بین الاقوامی کانفرنس میں پیش کیے گئے تھے، اور جوہری مواد اور توانائی کے جریدے میں شائع کیے جائیں گے۔