József Bánáti bringt sein in Ungarn erworbenes und in Skandinavien erworbenes Wissen in das Projekt Paks II ein

József Bánáti war bereits in seiner Schulzeit vom Kernkraftwerk Paks fasziniert: Der an allen naturwissenschaftlichen Fächern gleichermaßen interessierte Student entschied sich für ein Studium der Wärme- und Kernenergie an der Technischen Universität und später an deren Fakultät für Maschinenbau. Im Laufe seines Studiums beschäftigte er sich immer intensiver mit der Nutzung der Kernenergie: Als Student des vierten Studienjahres hatte er die Möglichkeit, an Praktika in der ehemaligen Sowjetunion (Moskau, Leningrad und Woronesch) und im Kernkraftwerk Paks teilzunehmen.

Bereits 1985 schrieb er seine Diplomarbeit über einen Computer

"Damals dachte ich bereits über ein mögliches Thema für meine Diplomarbeit nach"," sagt er, "und das junge Team von Ingenieuren, das ich in Paks traf, schlug ein Thema vor. So schrieb ich meine Diplomarbeit über die numerische Simulation und Abstimmung der Wasserstandsregelung eines Dampferzeugers."Computersimulationen sind heute etwas Alltägliches, aber als József Bánáti seine Diplomarbeit schrieb, war das noch lange nicht so: "Während die anderen Termine für Lochstreifencomputer in Zimmergröße vereinbaren mussten, arbeitete ich an einem der ersten Personalcomputer, einem Sinclair Spectrum mit einem Junosty-Fernsehbildschirm."

Bei der Verteidigung seiner Dissertation war Ernő Petz, einer der Leiter des Kraftwerks Paks (der nach dem Regimewechsel auch Geschäftsführer des Kernkraftwerks Paks wurde), sein Gegenspieler, und József Bánáti wurde sofort eine Stelle angeboten. Aufgrund seiner familiären Situation - er musste sich um seine alten Eltern kümmern, die in der Nähe der Hauptstadt lebten - konnte er diese Gelegenheit jedoch nicht wahrnehmen.

Er arbeitete an der Zonenüberwachung im Forschungszentrum Chillebérc

Seine erste Arbeitsstelle war das Zentralinstitut für physikalische Forschung (KFKI) der Ungarischen Akademie der Wissenschaften in Csillebérc, das größte unabhängige wissenschaftliche Zentrum des Landes, in dem mehr als 4000 Forscher in den Bereichen Teilchen- und Kernphysik, Reaktorphysik, Informatik und vielem mehr arbeiten. Hier am KFKI lernte er das System VERONA (VVER On-Line Analysis) kennen, das erste System zur Zonenüberwachung und Datenvisualisierung im Kraftwerk Paks, und arbeitete an seiner Entwicklung mit. Auf diesem System konnte der Bediener bereits Übersichtsdiagramme und Zonenkarten mit vollständigen Datenreihen sehen und sofort erkennen, welcher Parameter in welchem Bereich welchen Wert hatte. Eine verbesserte Version des Systems ist heute noch in den Blockreglern von Paks I in Betrieb.

"Nachdem ich an VERONA gearbeitet hatte, kam mir der Gedanke, dass ich mich lieber mit Thermohydraulik befassen würde. (Thermohydraulik ist im Grunde die Wissenschaft der Strömung, die Untersuchung von Mehrphasenströmungen, Druck, Temperatur und Wärmeübertragung und deren Beziehungen - Anm. d. Red.)So wechselte ich von der Reaktorphysik - intern bei AEKI - zur Abteilung Thermohydraulik."

Sicherheitstests an einem Modell des Kernkraftwerks Paks im Maßstab 1:2070

Hier arbeitete József Bánáti zum ersten Mal an einem der skalierbaren Modelle, die für seine DSA-Karriere von besonderer Bedeutung waren: ein verkleinertes Modell von Paks I (1:2070) auf einer Anlage namens PMK (Paks Model Experiment) . "Es ist grundlegend, dass wir nicht in einem Kernkraftwerk experimentieren! Die Sicherheitsrisiken postulierter Fehlfunktionen müssen im Voraus durch analytische (Computer-) und experimentelle Labormethoden unter nichtnuklearen Bedingungen bewertet werden. Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie in der Medizin Experimente nicht direkt am Menschen durchgeführt werden, sondern die Wirkungen von Medikamenten durch "Stalking", z.B. an Versuchsmäusen, untersucht werden können. In ähnlicher Weise können wir reale Kernkraftwerksprozesse auf einem miniaturisierten Gerät nachbilden, bei dem z. B. die nukleare Heizung durch eine elektrische Wärmequelle ersetzt wird. Sobald die Ähnlichkeitsgesetze befolgt werden, ist der gesamte thermohydraulische Prozess derselbe. Unsere inzwischen sehr fortschrittlichen Computercodes (Software) ermöglichen es uns, den auf der miniaturisierten Anlage modellierten Prozess zu simulieren und dann die geometrischen Daten "hochzurechnen", um die Folgen der im realen Reaktor anzunehmenden Fehlfunktionen im Voraus zu berechnen. Zur Kontrolle können wir den Code "validieren", indem wir die Ergebnisse des Modellexperiments mit den Computerdaten vergleichen, um sicherzustellen, dass die Vorberechnung für einen realen Kraftwerksstörfall, z. B. einen Rohrbruch, korrekt ist.

Finnland war die nächste Station

Inzwischen weht der Wind des Wandels, und wir nähern uns den Jahren des Regimewechsels in dem Interview. "Während ich am KFKI AEKI in Csillebérce an diesen Aufgaben arbeitete, ergab sich eine Gelegenheit, weiterzuziehen. In den späten 1980er Jahren unterstützte die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEO) Ungarn mit Stipendien für junge Forscher, die für einen kurzen Zeitraum in verschiedenen westlichen Forschungsinstituten arbeiten konnten. Ich gewann 1990 eines dieser Stipendien und landete an der Technischen Universität von Lappeenranta, einer netten kleinen finnischen Universitätsstadt am Ufer des Saimmaa-Sees, nicht weit von der russischen Grenze entfernt.

Auch hier arbeitete ich an einem Kraftwerksmodellexperiment, das dem PMK ähnelte: dem PACTEL (Parallel Channel Test Loop). Diese Anlage ist wie der Paks I ein verkleinertes Modell eines Reaktors der russischen Bauart VVER 440 (Kernkraftwerk Loviisa) im Maßstab 1:305. Das Material, in dem die hier erzielten Versuchsergebnisse zusammengefasst sind, wurde später zum Gegenstand meiner Doktorarbeit."

Was ursprünglich als sechsmonatiger Aufenthalt geplant war, ging auf abenteuerliche Weise weiter. "Am Ende meines IAEO-Stipendiums, als meine Frau und ich unsere Sachen packten, um nach Hause zu fahren, übergab mir mein finnischer Professor einen Arbeitsvertrag. In der Zwischenzeit war in Ungarn bereits die erste frei gewählte Regierung gebildet worden, die Taxiblockade war überwunden, die wirtschaftliche Unsicherheit, die Arbeitslosigkeit und die Inflation stiegen an. Auch mein ursprünglicher Arbeitsplatz, das KFKI, befand sich im Umbruch. Mein Aufenthalt in Finnland war also etwas länger, insgesamt 11 Jahre. In den 1990er Jahren brachen die Ostmärkte, von denen Finnland profitiert hatte, zusammen. Das finnische Parlament stimmte zweimal gegen den Bau eines neuen Kernkraftwerks. In Anbetracht dessen nahm ich eine Berufung als Gastwissenschaftler nach Halden in Norwegen an, wo ich als Ungar fast vier Jahre lang als finnischer Delegierter an dem großen OECD-Verbundforschungsprojekt Halden Reactor Project teilnehmen konnte."

Die Forschungszentren in Norwegen und Schweden waren die nächsten

In der kleinen Stadt Halden, südlich der norwegisch-schwedischen Grenze, haben József Bánáti und sein Forschungsteam einen Code namens TEMPO (die Abkürzung steht für Thermal Performance Monitoring and Optimization) entwickelt. Diese Software eignet sich nicht nur für die Simulation von Kernkraftwerken, sondern auch für die Visualisierung von Daten und die thermische Optimierung jedes anderen Kraftwerksprozesses.

In seiner Lebensgeschichte sagt er: "Inzwischen war es 2004 und meine zweite befristete Amtszeit ging zu Ende. Der jüngste unserer drei Söhne ging bereits in Norwegen zur Schule, so dass ein Umzug zurück nach Finnland nicht in Frage kam. Dann traf ich auf einer Konferenz Professor Imre Pázsit wieder, den ich vom KFKI kannte. Er hatte zuvor in Studsvik bei Stockholm geforscht und wurde später als Professor an die Chalmers University of Technology in Göteborg berufen. Imre hatte mich bereits eingeladen, an einem Projekt mit ihm teilzunehmen - obwohl ich noch am Anfang meiner Abordnung in Halden stand und ablehnen musste. Aber 2004 hatte sich alles geändert. Nach reiflicher Überlegung, dass Schwedisch und Norwegisch ähnlich sind, man sich versteht und die Kinder den Sprachwechsel nicht allzu sehr stören würde, sagte ich gerne zu. Im Rahmen eines mehrjährigen Projekts führten wir gemeinsam mit einem Forschungsteam der Chalmers University of Technology die Sicherheitsanalysen durch, die für die Erhöhung der Leistung der Blöcke 3 und 4 des Kraftwerks Ringhals, 60 Kilometer von Göteborg entfernt, erforderlich waren. Das Ergebnis ist, dass diese beiden Blöcke die Schließung überstanden haben und heute noch in Betrieb sind, mit einer erhöhten Kapazität von mehr als 14%."

Wieder einmal hat der politische Wandel den Forscher vor eine schwierige Entscheidung gestellt

"Wie die Deutschen begannen leider auch die Schweden nach einigen Jahren grün zu werden, oder sogar 'dunkelgrün' - das ist 2015-16 - nach einem Regierungswechsel, als die Grünen der Koalition beitraten. Durch die Machenschaften der Radikalen (von denen Greta Thunberg nun eine prominente Vertreterin ist) wurde die Idee, neue Kernkraftwerke zu bauen, vom Tisch gefegt, und sie beschlossen sogar, die noch in Betrieb befindlichen zu schließen." Er erinnert sich nachdenklich: "In Bildung und Forschung ist die Kernenergie fast zu einem Modewort geworden. Sogar das Wort Kernkraft musste aus dem Namen der Abteilung gestrichen werden. Stattdessen wurden wir mit der Teilchen- und Plasmaphysik zusammengelegt. Die Studenten wechselten die Richtung, die Ausbildung von Nuklearingenieuren und die Finanzierung von Forschungsprojekten wurde auf fast Null reduziert. Heute sind sieben der zwölf schwedischen Kernkraftwerke, die einst in Betrieb waren, stillgelegt worden.

"Diese Situation hat mich vor ein ernstes Dilemma gestellt. Lohnt es sich, in einem Land weiterzukämpfen, das der Kernenergie den Rücken gekehrt hat, oder lohnt es sich, im Alter von 57 Jahren den Beruf zu wechseln? Oder wäre es besser, das in Ungarn erworbene und in Skandinavien erworbene Wissen zum Nutzen meines eigenen Landes einzusetzen? Die Idee, in die Heimat zurückzukehren und sich an der Entwicklung von Paks II zu beteiligen, war also logisch. Das Problem war, dass meine Familie - meine Frau und unsere Söhne, die damals in ihren Zwanzigern waren - in Schweden Wurzeln geschlagen hatten und es für sie nicht realistisch war, mit mir zu kommen. Jetzt fühle ich mich beruflich in Paks sehr wohl, und rückblickend habe ich 2017 eine schwierige, aber gute Entscheidung getroffen. Allerdings vermisse ich die Familie sehr. Obwohl ich mehrmals im Jahr 2000 km zwischen 'zu Hause' und 'hier zu Hause' pendle, beweist mein Schicksal, dass es immer einen Weg nach Hause gibt, auch wenn er manchmal lang und manchmal holprig ist..."

Die wissenschaftliche Arbeit von József Bánáti ist durch fast 80 wissenschaftliche Arbeiten, Konferenzberichte und Forschungsberichte gekennzeichnet. Darüber hinaus gibt es über 40 Veröffentlichungen, in denen andere Forscher seine Leistungen zitieren.

Was aber ist eine deterministische Sicherheitsbewertung?

Im Anschluss daran wird József Bánáti näher erläutern, was die Arbeit des von ihm geleiteten Teams im Rahmen des Projekts Paks II beinhaltet. "Meine Position ist die des DSA-Bereichsleiters. Bei der Deterministischen Sicherheitsbewertung ist klar, was das Wort 'Sicherheit' bedeutet, aber ich würde das Wort 'deterministisch' mit einer Gegendefinition erweitern: Was deterministisch ist, ist nicht probabilistisch, d.h. nicht wahrscheinlichkeitstheoretisch. Das wäre die probabilistische Sicherheitsbewertung (PSA) - eine andere bestehende Disziplin, die Ihnen sagt, wie häufig ein Ereignis auftritt, also wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass eine Folge letztendlich eintritt."

"Im Gegensatz dazu geht es bei der DSA nicht um die Chancen, sondern um die Frage: Wenn ein erstes Ereignis eintritt, welche Auswirkungen wird es haben? Hier kommen die Prozessmodellierung und die Durchführung von Computersimulationen ins Spiel. Das bedeutet, dass wir durch die Anwendung der physikalischen Gesetze in mathematischer Form und unter Verwendung numerischer Methoden das Ergebnis, den Verlauf und die Sicherheitsauswirkungen eines beliebigen Ausgangsereignisses vorhersagen können, über das wir genügend Informationen haben und das in einem System auftritt, das wir genau kennen. In unserem Fall handelt es sich um das Thermohydraulik- und Steuerungssystem von WWER-Blöcken, von denen ich in meiner Laufbahn mehrfach Gelegenheit hatte, verschiedene Versionen zu untersuchen. Unsere Aufgabe besteht zum großen Teil darin, Modelle der wichtigsten WWER-1200-Ausrüstungen zu erstellen, die in den Reaktoren von Paks II verwendet werden und vom Konstrukteur, GIDROPRESS, dem Podolsker Institut Roszatom, entworfen wurden, und die Prozesse auf der Grundlage der vorläufigen Dokumentation am Computer zu simulieren und Sicherheitsanalysen unabhängig vom Konstrukteur durchzuführen."

Wie József Bánáti sagt, hat GIDROPRESS in seinem vorläufigen Sicherheitsbericht dokumentiert, wie das System auf alle im ungarischen Kodex für nukleare Sicherheit vorgesehenen Notfallsituationen reagieren wird, und zwar mit einer sehr großen Sicherheitsmarge. Er sagt: "Der Schlüssel zum Konzept ist, dass wenn mehrere Anlagen gleichzeitig ausfallen, wie die redundanten Sicherheitssysteme den gesamten Prozess bewältigen können und ob die Kriterienparameter (Druck, Temperatur, Temperatur der Brennstoffhüllen, sogar die Dosisleistung) einen gewissen Grenzwert erreichen oder ob irgendwelche physikalischen Barrieren durchbrochen werden."

Im Mai 2023 fand in Ungarn ein internationaler Gipfel statt.

Abschließend erzählt er nicht ohne Stolz, wie das CAMP-Jahrestreffen (Code Application and Maintenance Program) einer großen internationalen Zusammenarbeit in Budapest stattfand: "In den 70er Jahren wurden unter der Koordination der US Nuclear Regulatory Commission (US NRC) verschiedene thermohydraulische und neutronenkinetische Codes zur Modellierung von Kraftwerksprozessen entwickelt. Später beteiligten sich auch internationale Institutionen an der Entwicklung und Anwendung. Ungarn trat dem CAMP-Übereinkommen in den 1990er Jahren bei. Gegenwärtig werden die von CAMP bereitgestellten Codesysteme weltweit eingesetzt, und wir verwenden sie für die Analyse der geplanten Paks II WWER 1200-Blöcke. Die Entwickler und Anwender der Codes treffen sich jährlich in verschiedenen Teilen der Welt, um Erfahrungen auszutauschen. Es war daher an der Zeit, dass unser Land eine solche Konferenz ausrichtet. Dank einer echten Teamleistung und der Unterstützung von Paks II ist es uns schließlich gelungen, diese Konferenz in diesem Frühjahr in Budapest abzuhalten. Vielen Dank an die Leitung und die Mitarbeiter von Paks II für ihre engagierte Arbeit bei der Organisation dieser Veranstaltung. Nahezu hundert Forscher, Ingenieure, Physiker und IT-Spezialisten nahmen an der äußerst erfolgreichen Tagung teil, die mit einer Reihe von Vorträgen und einem Besuch von Block 4 der in Betrieb befindlichen Anlage sowie einer Besichtigung der Baustelle der neuen Blöcke in Paks endete."