Reactor modular pequeño

Un reactor modular pequeño ( SMR ) es una clase emergente de reactores de fisión nuclear con una potencia eléctrica nominal inferior a 300 megavatios (MW _e ), que utilizan principios de diseño modular para lograr una construcción optimizada y una mayor escalabilidad en comparación con los grandes reactores de agua ligera . ^[¹^]^[²^] Muchos diseños de SMR están pensados para ser construidos en fábricas y transportados a los sitios de instalación como módulos prefabricados , mientras que otros están diseñados para configuraciones flexibles de múltiples unidades. ^[¹^]

El término SMR se refiere al tamaño físico, la capacidad eléctrica y el enfoque de construcción modular. ^{[ 3 ]} La tecnología del reactor varía significativamente entre los diseños de SMR. A marzo de 2026, la mayoría de los diseños de SMR son reactores de agua ligera (LWR), ^{[ 4 ]} sin embargo, los conceptos de SMR abarcan varios tipos de reactores, incluidos los de Generación IV , reactores de neutrones térmicos , reactores de neutrones rápidos , reactores de sales fundidas y modelos de reactores refrigerados por gas . ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Muchos SMR también incorporan características de seguridad pasiva . ^{[ 1 ]}

Los SMR comerciales están diseñados para proporcionar una potencia eléctrica de salida de tan solo 10 MW _e y hasta 300 MW _e por módulo. ^{[ a ]} Los reactores con una capacidad inferior a 10 MW _e se consideran microrreactores nucleares . ^{[ 7 ]} Los SMR también pueden diseñarse exclusivamente para desalinización o calor de proceso en lugar de electricidad. Estos SMR se miden en megavatios térmicos (MW _t ). Muchos diseños de SMR prevén que los clientes simplemente añadan módulos para lograr la potencia eléctrica deseada en lugar de aumentar el tamaño del reactor. ^{[ 8 ]}^{: 53} También se espera que estos reactores mejoren la seguridad mediante sistemas de seguridad pasiva que operan sin energía externa ni intervención humana durante escenarios de emergencia, aunque esto no es específico de los SMR, sino una característica de la mayoría de los diseños de reactores modernos. También se afirma que los SMR tienen menores costes de personal en las centrales eléctricas, ya que su funcionamiento es bastante sencillo, ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} y se afirma que tienen la capacidad de sortear las barreras financieras y de seguridad que inhiben la construcción de reactores convencionales. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Los SMR han atraído un gran interés de empresas tecnológicas, como Google y Microsoft , para su uso en el suministro de energía a centros de datos y así satisfacer la demanda impulsada por el auge de la IA . ^{[ 12 ]} Se espera que los reactores modulares reduzcan los costos y el tiempo de construcción en comparación con los grandes reactores de agua ligera, además de permitir a los operadores de centros de datos obtener energía exclusivamente de un SMR detrás del contador sin comprar electricidad de la red eléctrica . ^{[ 13 ]}

Definición

Según la Sociedad Nuclear Estadounidense (ANS), si bien los conceptos de reactores pequeños o modulares se remontan a la década de 1950, el término "reactor modular pequeño" comenzó a usarse comúnmente a finales de la década de 1970. ^{[ 14 ]} Desde entonces, la definición de un SMR ha sido objeto de cierta controversia. ^{[ 15 ]}

John Fabian, escribiendo en Nuclear Newswire , afirmó en 2026 que hasta alrededor de 2011, la abreviatura "SMR" se refería a "reactor modular pequeño" o "reactor pequeño y mediano". Según Fabian, "la forma en que se usa 'SMR' hoy no parece consistente y depende del diseño". ^{[ 3 ]} Por ejemplo, a partir de 2026, la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos (NRC) define los SMR como solo reactores de agua ligera de menos de 300 MW _e , mientras que los diseños que no son LWR se consideran "reactores avanzados". ^{[ 3 ]}^{[ 16 ]} Al mismo tiempo, la Asociación Nuclear Mundial define los SMR como cualquier reactor de menos de 300 MW _e siempre que esté diseñado con tecnología modular. ^{[ 4 ]} Según Fabian, la clasificación de los reactores como SMR en función de su potencia de salida se ha mantenido consistente, clasificándose como SMR los reactores de menos de 300 MW _{e .}^{[ 3 ]}

A partir de 2023, existía un amplio consenso en la industria nuclear de que los SMR se definen como reactores nucleares diseñados intencionalmente para baja potencia (por debajo de 300 MW _e ) y con un diseño modular aplicado ya sea a componentes individuales o al conjunto completo. ^{[ 2 ]}

SMR operativos

A partir de 2026, solo China y Rusia han construido con éxito SMR operativos. ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]} Rusia ha estado operando comercialmente una central nuclear flotante Akademik Lomonosov , en el Extremo Oriente ruso ( Pevek ), desde 2020. ^{[ 19 ]} El reactor modular de gas de alta temperatura refrigerado por gas de lecho de guijarros HTR-PM de China se conectó a la red en 2021. ^[²⁰^]

A partir de 2025, había 127 diseños de reactores modulares , con siete diseños en operación o en construcción, 51 en el proceso de prelicencia o licencia, y 85 diseñadores en conversaciones con posibles propietarios de sitios. ^{[ 21 ]}

Fondo

Aunque los pequeños reactores modulares experimentaron un resurgimiento en la década de 2000, no son un concepto novedoso y han estado en desarrollo durante muchas décadas. ^{[ 22 ]}

Los primeros reactores pequeños

Los reactores pequeños se han utilizado con fines militares desde la década de 1950 para la propulsión nuclear marina . ^{[ 23 ]} La potencia térmica del reactor naval más grande a partir de 2025 se estima en 700 MW _t (el reactor A1B ), similar en capacidad a algunos diseños de plantas SMR grandes. Los reactores nucleares navales han tenido un excelente historial de seguridad. Según información pública, el programa de reactores navales de la Armada de los EE. UU . nunca ha sufrido una fusión o liberación radiactiva en sus 60 años de servicio. En 2003, el almirante Frank Bowman respaldó la afirmación de la Armada al testificar que nunca se había producido tal accidente. ^{[ 24 ]} También se han construido varios buques comerciales de propulsión nuclear, incluidos cuatro cargueros nucleares y nueve rompehielos nucleares. ^{[ 6 ]}

Lawrence R. Hafstad , director de Desarrollo de Reactores en la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos , propuso construir paquetes de energía nuclear pequeños, baratos y transportables para su uso en áreas remotas. ^{[ 25 ]}^{[ 26 ]} Alvin M. Weinberg , director de Investigación en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), escribió en apoyo de la propuesta de Hafstad en 1952, agregando que los reactores navales podrían proporcionar una base para el desarrollo de paquetes de energía nuclear. Sugirió que construir muchos reactores pequeños para sitios remotos reduciría el riesgo financiero de establecer una industria nuclear: ^{[ 25 ]}

La principal ventaja del enfoque de paquetes energéticos para el establecimiento de una industria de energía nuclear radica en que la tecnología se basaría en relativamente muchas unidades pequeñas, en lugar de unas pocas de gran tamaño. De este modo, la industria no intentaría obtener grandes beneficios de inmediato, sino que se adentraría en el negocio poco a poco y, en cada etapa, podría ajustar su riesgo a su capacidad financiera.

— Alvin Weinberg, "Se buscan reactores más pequeños y en mayor cantidad", Nucleonics (noviembre de 1952)

Entre 1954 y 1977, el Ejército de los EE. UU. experimentó con el suministro de energía a instalaciones militares mediante pequeños reactores terrestres durante el Programa de Energía Nuclear del Ejército . ^{[ 4 ]} El diseño preliminar de uno de estos reactores fue elaborado por ORNL bajo la supervisión de Weinberg. ^{[ 27 ]} Uno de los reactores del Ejército, el PM-2A, se caracterizó por el uso extensivo de módulos prefabricados para lograr un menor costo de construcción. ^{[ 28 ]}

Los reactores pequeños militares son bastante diferentes de los reactores modulares pequeños comerciales (SMR). Históricamente, las fuerzas armadas dependían del uranio altamente enriquecido (HEU) para alimentar sus reactores y no del uranio de bajo enriquecimiento (LEU) utilizado por los SMR. Esto se debe a que los reactores de submarinos tienen limitaciones de espacio severas y requieren una mayor densidad de potencia que los reactores civiles. ^{[ 23 ]} Muchos reactores navales también operan durante más de una década sin recarga de combustible. ^{[ 23 ]}

Los primeros reactores terrestres construidos en los Estados Unidos eran relativamente pequeños, como la central nuclear Shippingport de 60 MW y la unidad 1 de Indian Point de 250 MW . Sin embargo, estos reactores estaban destinados a ampliarse a grandes centrales eléctricas centrales, para aprovechar las economías de escala. Poco después de las primeras demostraciones nucleares exitosas, las empresas de servicios públicos se apresuraron a ampliar las plantas antes de que se pudiera obtener experiencia operativa de unidades más pequeñas. ^[²⁹^]^:^28–29 Si bien la sabiduría de la ingeniería tradicional dicta que un sistema debe ampliarse al doble, para cuando se estaban ordenando y construyendo muchas centrales nucleares con capacidades superiores a 1000 MW, ningún reactor mayor de 250 MW estaba operativo. ^[^b^] Si bien las centrales nucleares se diseñaban anteriormente como diseños estandarizados, el aumento de los problemas operativos y los nuevos requisitos de seguridad llevaron a que las plantas se diseñaran y construyeran como diseños "únicos", lo que aumentó aún más los costos, la construcción y los problemas de licencias. ^[²⁹^] Los pedidos de reactores pronto cayeron drásticamente, y ninguna de las plantas encargadas después de 1974, excepto la Unidad 2 de Watts Bar , llegó a construirse. La industria nuclear, durante las décadas siguientes, se centraría en optimizar los grandes reactores existentes, cuyos factores de capacidad promedio aumentaron del 50% al 90% a mediados de la década de 2000. ^[⁸^]

Interés renovado

En 1982, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI) realizó un estudio que recomendaba el diseño de reactores más pequeños, menos costosos y con seguridad intrínseca, en lugar de grandes reactores de agua ligera. Weinberg, entonces director del Instituto de Análisis de Energía, realizó un estudio relacionado sobre reactores con seguridad intrínseca. Concluyó que tal sistema era posible y seleccionó los diseños del reactor sueco PIUS (Sweet Process Inherent Ultimate Safety) de 400 MW y del reactor estadounidense modular de alta temperatura refrigerado por gas (MHTGR) de 100 MW como los más intrínsecamente seguros. ^{[ 29 ]} En ese momento, se estaban diseñando múltiples reactores refrigerados por gas de alta temperatura con la intención de construir una gran planta a partir de varios reactores modulares de baja potencia. ^{[ 30 ]} El reactor PIUS, ^{[ 31 ]} con su recipiente de reactor situado dentro de una gran piscina de agua borada, y el robusto combustible TRISO del MHTGR de General Atomics influyeron en las características de diseño posteriores de los SMR. En el Reino Unido, Francia y Alemania se desarrollaron varios diseños de reactores prefabricados pequeños casi al mismo tiempo, pero ninguno se construyó. El estudio del EPRI también dio lugar al programa de reactores avanzados de agua ligera del Departamento de Energía (DOE), que resultó en el desarrollo de dos reactores de agua ligera de 600 MW, el General Electric ABWR y posteriormente el SBWR, y los diseños Westinghouse AP-600 . Sin embargo, estos se ampliaron posteriormente de forma significativa en los reactores ESBWR y AP-1000 . ^{[ 29 ]} Posteriormente se construyeron dos reactores AP-1000 como las Unidades 3 y 4 de Vogtle , con un coste total de 30 mil millones de dólares debido a retrasos y sobrecostes.

El DOE también dirigió un programa de reactores avanzados de metal líquido, que condujo al desarrollo del módulo de reactor de potencia inherentemente seguro ( PRISM ) SMR por General Electric en las décadas de 1980 y 1990. ^{[ 32 ]}^{[ 33 ]} Cada planta PRISM de 1400 MW estaría compuesta por nueve módulos de reactor de 160 MW, que serían fabricados en fábrica y transportados por ferrocarril al sitio de construcción. ^{[ 34 ]} El uso de múltiples módulos fabricados en fábrica para conformar una gran planta de energía y su amplio uso de características de seguridad pasiva se incorporaron a diseños SMR posteriores. ^{[ 35 ]}^{[ 29 ]} En 1983, el Organismo Internacional de Energía Atómica inició el Estudio de Iniciación del Proyecto de Reactores de Potencia Pequeños y Medianos para analizar diseños de reactores de tamaño pequeño y mediano. La Agencia de Energía Nuclear inició en 1991 un estudio de seguimiento que evaluó 17 conceptos de reactores pequeños o medianos, incluidos varios de los programas de agua ligera avanzada y metal líquido del DOE. ^{[ 29 ]}

El apoyo gubernamental al diseño de reactores disminuyó progresivamente, lo que llevó a que el Departamento de Energía (DOE) no recibiera ningún presupuesto para el desarrollo nuclear en 1998. Sin embargo, en 1999, el DOE inició la Iniciativa de Investigación de Energía Nuclear (NERI), seguida por el Foro Internacional Generación IV en 2000 y, posteriormente, la Alianza Global de Energía Nuclear (GNEP) en 2006. El programa NERI dio como resultado el desarrollo de múltiples diseños de SMR, incluidos reactores refrigerados por metal líquido y SMR diseñados para calor de proceso, así como otros basados en la tecnología LWR existente. ^{[ 8 ]} En 2001, un informe al Congreso que examinaba reactores modulares pequeños de 50 MW _e para el suministro de energía a zonas remotas, "no encontró problemas técnicos sustanciales que obstaculizaran el desarrollo y la implementación de SMR, y las estimaciones iniciales de los costos de generación de electricidad son comparables a, si no mejores que, los de los suministros de electricidad actuales en zonas remotas típicas". ^{[ 36 ]} Un concepto, el SMR IRIS, posteriormente recibió un interés comercial y financiación significativos en el marco del GNEP, mientras que otro, el MASLWR, posteriormente sentó las bases del SMR de NuScale. El GNEP y sus programas asociados también impulsaron un interés significativamente mayor por parte de la industria y las empresas de servicios públicos en el desarrollo de SMR. ^{[ 8 ]}

El término "reactores modulares pequeños" en contraposición a "reactores de tamaño pequeño y mediano" se popularizó cuando el Secretario de Energía de Estados Unidos, Steven Chu, los identificó como "la nueva opción nuclear de Estados Unidos" en un artículo de opinión publicado en el Wall Street Journal en 2010 , donde afirmó que "los SMR estarían listos para 'conectar y usar' al llegar [al sitio]" y serían más asequibles. ^{[ 2 ]} Anunció que el presidente Barack Obama había solicitado 39 millones de dólares para un nuevo programa de diseño y licenciamiento de SMR. ^{[ 37 ]}

Sin embargo, los reactores que se encargaron en ese momento como parte del esperado renacimiento nuclear eran todos grandes centrales de agua ligera. Casi todos estos proyectos fracasaron, en gran medida debido a la lenta financiación federal, el escaso crecimiento del consumo de electricidad y la crisis financiera de 2008 , cuyos efectos se vieron exacerbados por el alto costo y el riesgo financiero de las centrales. ^{[ 22 ]} El accidente de Fukushima en 2011, si bien resultó en una pérdida significativa de interés en la energía nuclear, atrajo mayor atención hacia los SMR. En 2012, el DOE inició su programa de SMR en serio, momento en el que el interés en los SMR era significativo. ^{[ 8 ]}

Esperanza de mayor seguridad y reducción de costos

Los factores económicos de escala implican que los reactores nucleares tienden a ser grandes, hasta tal punto que el tamaño en sí mismo se convierte en un factor limitante. Además, el desastre de Chernóbil de 1986 supuso un duro revés para la industria nuclear, con la suspensión mundial del desarrollo, recortes en la financiación y el cierre de centrales nucleares.

Los defensores afirman que los SMR serían menos costosos debido a la aplicación de módulos estandarizados que podrían producirse industrialmente fuera de la planta en una fábrica dedicada. ^{[ 38 ]} Sin embargo, los SMR también tienen desventajas económicas. ^{[ 39 ]} Varios estudios sugieren que los costos totales de los SMR son comparables a los de los grandes reactores convencionales. Además, se ha publicado información extremadamente limitada sobre el transporte de módulos SMR. ^{[ 40 ]} Los críticos dicen que la construcción modular solo será rentable para una gran cantidad del mismo tipo de SMR, dados los costos aún elevados para cada SMR. ^{[ 41 ]} Por lo tanto, se necesita una alta cuota de mercado para obtener suficientes pedidos.

Contribución a las vías de cero emisiones netas

En febrero de 2024, la Comisión Europea reconoció la tecnología SMR como un importante contribuyente a la descarbonización en el marco del Pacto Verde Europeo . ^{[ 42 ]}

En su camino para alcanzar cero emisiones netas globales para 2050, la Agencia Internacional de Energía (AIE) considera que la energía nuclear mundial debería duplicarse entre 2020 y 2050. ^{[ 43 ]} Antonio Vaya Soler, experto de la Agencia de Energía Nuclear (AEN), coincide en que, si bien la energía renovable es esencial para combatir el calentamiento global , no será suficiente para lograr cero emisiones netas de _CO₂ y la capacidad de energía nuclear debería, como mínimo, duplicarse. ^{[ 44 ]}

Para producir la misma energía eléctrica que los aproximadamente 400 grandes reactores nucleares que existen actualmente en el mundo, BASE, la Oficina Federal Alemana para la Seguridad de la Gestión de Residuos Nucleares, advierte que sería necesario construir entre varios miles y decenas de miles de SMR. ^{[ 45 ]}^{[ 46 ]}

Varias flotas de SMR del mismo tipo, fabricadas industrialmente en grandes cantidades, deberían desplegarse rápidamente en todo el mundo para reducir significativamente las emisiones de CO₂ . La Agencia de Energía Nuclear (NEA) lanzó en la COP 28 una iniciativa denominada «Acelerar los SMR para lograr cero emisiones netas» _para fomentar la colaboración entre organizaciones de investigación, la industria nuclear, las autoridades de seguridad y los gobiernos, con el fin de reducir las emisiones de carbono a cero neto antes de 2050 y limitar así el aumento de la temperatura global de la superficie . ^[⁴⁷^]^[⁴⁸^]^[⁴⁹^]

Retos futuros

Los defensores afirman que la energía nuclear con tecnología probada puede ser más segura; la industria nuclear sostiene que un tamaño menor hará que los SMR sean incluso más seguros que las centrales convencionales más grandes. Esto se debe a que el principal problema asociado con las fusiones nucleares es el calor residual presente después del apagado del reactor, que sería mucho menor en los SMR debido a su menor potencia de salida. Los críticos dicen que muchos más ^{[ 45 ]} pequeños reactores nucleares representan un mayor riesgo, ya que requieren un mayor transporte de combustible nuclear y también aumentan la producción de residuos radiactivos . ^{[ 50 ]} Los SMR requieren nuevos diseños con nueva tecnología, cuya seguridad aún no se ha demostrado.

Los SMR siguen enfrentándose a un riesgo de ingeniería específico: la corrosión que afecta a sistemas y materiales críticos. Particularmente en sistemas SMR que utilizan metales líquidos o técnicas de refrigeración con sales fundidas. ^{[ 51 ]} La falta de un proceso de licenciamiento y un marco de seguridad ha limitado la capacidad de los SMR para prevenir los niveles de corrosión potenciales que se producen en diseños alternativos de SMR. ^{[ 51 ]}

Hasta 2020, no se habían puesto en servicio para uso comercial reactores modulares pequeños (SMR) verdaderamente modulares. ^{[ 52 ]} En mayo de 2020, el primer prototipo de una central nuclear flotante con dos reactores de 30 MW _e – el tipo KLT-40 – comenzó a operar en Pevek , Rusia. ^{[ 19 ]} Este concepto se basa en el diseño de rompehielos nucleares . ^{[ 53 ]} Se prevé que la operación del primer reactor de demostración comercial terrestre de 125 MW _{e ,}ACP100 (Linglong One), comience en China a finales de 2026. ^{[ 54 ]}

La introducción de los SMR ha generado preocupación social e institucional. Los proyectos nucleares forman parte de las agendas políticas, lo que implica la centralización de los SMR. La distribución de los SMR ha culminado en críticas y debates sobre el riesgo para las comunidades afectadas por la falta de energía flexible. ^{[ 55 ]} Como ocurre con cualquier otra fuente de energía, las comunidades quedan excluidas y es necesario evaluar los posibles problemas ambientales dada la tasa de expansión de los SMR. ^{[ 55 ]} En 2026, Natixis Corporate and Investment Banking informó que el sector de los SMR aún estaba lejos de ser una realidad comercial y estaba entrando en una fase donde la ambición de la ingeniería debe enfrentarse a la complejidad regulatoria, las realidades de la financiación y la ejecución industrial. ^{[ 56 ]}

Diseños

Los SMR se conciben en múltiples diseños. Algunos son versiones simplificadas de los reactores actuales, otros implican tecnologías completamente nuevas. ^{[ 57 ]} Todos los SMR propuestos utilizan fisión nuclear con diseños que incluyen reactores de neutrones térmicos y reactores de neutrones rápidos .

reactores de neutrones térmicos

Los reactores de neutrones térmicos dependen de un moderador (agua, grafito , berilio ...) para ralentizar los neutrones y generalmente utilizan ²³⁵El uranio como material fisionable . La mayoría de los reactores convencionales en funcionamiento son de este tipo.

reactores rápidos

Los reactores rápidos no utilizan moderadores. En cambio, se basan en combustible de uranio altamente enriquecido (UHE) para absorber neutrones rápidos . Esto generalmente implica cambiar la disposición del combustible dentro del núcleo o utilizar combustibles diferentes. Por ejemplo, ²³⁹Es más probable que el Pu absorba un neutrón rápido que^{el 235.}U.

Los reactores rápidos también pueden ser reactores reproductores . Estos reactores liberan suficientes neutrones para transmutar elementos no fisionables en fisionables. Un uso común para un reactor reproductor es rodear el núcleo con una "manta" de ²³⁸U , el isótopo más fácilmente disponible. Una vez que el ²³⁸El uranio experimenta una reacción de absorción de neutrones y se convierte en ^239.Pu , que puede ser retirado del reactor durante la recarga de combustible y posteriormente reprocesado y utilizado como combustible. ^{[ 58 ]}

Tecnologías

Refrigerante

Los reactores convencionales de agua ligera suelen usar agua como refrigerante y moderador de neutrones. ^{[ 59 ]} Los SMR pueden usar agua, metal líquido , gas y sal fundida como refrigerantes. ^{[ 60 ]} El tipo de refrigerante se determina en función del tipo de reactor, el diseño del reactor y la aplicación elegida. Los reactores de gran potencia utilizan principalmente agua ligera como refrigerante, lo que permite que este método de refrigeración se aplique fácilmente a los SMR. El helio se elige a menudo como refrigerante gaseoso para los SMR porque produce una alta eficiencia térmica de la planta y suministra una cantidad suficiente de calor del reactor. El sodio , el plomo y el eutéctico de plomo-bismuto (LBE) son refrigerantes de metal líquido estudiados para los SMR de cuarta generación. Hubo un gran enfoque en el sodio durante los primeros trabajos sobre reactores de gran potencia, que desde entonces se ha extendido a los SMR como una opción destacada como refrigerante de metal líquido. ^{[ 6 ]} Los SMR tienen menores requisitos de agua de refrigeración, lo que amplía el número de sitios donde se podría construir un SMR, incluidas áreas remotas que normalmente incorporan minería y desalinización . ^{[ 61 ]}

Generación térmica/eléctrica

Algunos diseños de reactores refrigerados por gas podrían accionar una turbina de gas , en lugar de agua hirviendo, de modo que la energía térmica pueda utilizarse directamente. El calor también podría utilizarse en la producción de hidrógeno y otras operaciones industriales, ^{[ 60 ]} como la desalinización y la producción de derivados del petróleo (extracción de petróleo de arenas bituminosas , producción de petróleo sintético a partir de carbón , etc.). ^{[ 62 ]}

Carga siguiente

En general, se espera que los diseños de SMR proporcionen energía eléctrica de carga base ; algunos diseños propuestos están orientados a ajustar su producción de energía en función de la demanda de electricidad. ^{[ 63 ]}

Otro enfoque, especialmente para los SMR diseñados para proporcionar calor a alta temperatura, es adoptar la cogeneración , manteniendo una producción de calor constante, mientras se desvía el calor que de otro modo no se necesitaría a un uso auxiliar. Se han propuesto la calefacción urbana , la desalinización y la producción de hidrógeno como opciones de cogeneración. ^{[ 64 ]}

La desalinización nocturna requiere una capacidad de almacenamiento de agua dulce suficiente para suministrar agua en momentos distintos a su producción. ^{[ 65 ]} La membrana de ósmosis inversa y los evaporadores térmicos son las dos técnicas principales para la desalinización de agua de mar . El proceso de desalinización por membrana utiliza únicamente electricidad para alimentar las bombas de agua y es el más empleado de los dos métodos. En el proceso térmico, el flujo de agua de alimentación se evapora en diferentes etapas con disminuciones continuas de presión entre ellas. El proceso térmico utiliza directamente la energía térmica y evita la conversión de energía térmica en electricidad. La desalinización térmica se divide a su vez en dos tecnologías principales: la destilación instantánea multietapa (MSF) y la desalinización multiefecto (MED). ^{[ 65 ]}

Seguridad nuclear

Un informe de la Oficina Federal Alemana para la Seguridad de la Gestión de Residuos Nucleares (BASE), que analizó 136 conceptos diferentes de reactores históricos y actuales, así como de reactores modulares pequeños (SMR), declaró: «En general, los SMR podrían lograr ventajas de seguridad en comparación con las centrales eléctricas de mayor potencia, ya que tienen un menor inventario radiactivo por reactor y buscan un mayor nivel de seguridad, especialmente mediante simplificaciones y un mayor uso de sistemas pasivos. Sin embargo, en contraste, varios conceptos de SMR también favorecen la reducción de los requisitos reglamentarios, por ejemplo, con respecto al grado de redundancia o diversidad requeridos en los sistemas de seguridad. Algunos desarrolladores incluso exigen que se eximan los requisitos actuales, por ejemplo, en el área de gestión interna de accidentes o con zonas de planificación reducidas, o incluso una exención total de la planificación de protección de emergencia externa. Dado que la seguridad de una central nuclear depende de todos estos factores, con base en el estado actual del conocimiento, no es posible afirmar que los conceptos de SMR logren un mayor nivel de seguridad en principio». ^{[ 66 ]}^{[ 67 ]}^{[ 39 ]}

Los coeficientes de temperatura negativos en los moderadores y los combustibles mantienen las reacciones de fisión bajo control, lo que provoca que la reacción se ralentice a medida que aumenta la temperatura. ^{[ 68 ]} Tras el apagado de un reactor nuclear, este necesita refrigeración continua para disipar el calor residual. Una pérdida de refrigeración de emergencia, como en los accidentes nucleares de Fukushima y Three Mile Island, puede provocar una fusión nuclear cuando la temperatura en el reactor se eleva demasiado. Dado que el calor residual inicial es una fracción de la potencia operativa del reactor, la menor potencia operativa de los SMR los hace mucho más seguros, ya que se necesita disipar menos calor. ^{[ 69 ]}

Algunos diseños de SMR proponen sistemas de refrigeración basados únicamente en termoconvección (circulación natural) para eliminar las bombas de refrigeración que podrían averiarse. La convección puede seguir eliminando el calor residual tras el apagado del reactor. Sin embargo, algunos SMR pueden necesitar un sistema de refrigeración activo que complemente el sistema pasivo, lo que aumenta el coste. ^{[ 70 ]}

Algunos diseños de SMR presentan un diseño integral en el que el núcleo del reactor primario, el generador de vapor y el presurizador están integrados dentro del recipiente sellado del reactor. Este diseño integrado permite reducir la posibilidad de un accidente, ya que las fugas de contaminación pueden ser contenidas. En comparación con los reactores más grandes que tienen numerosos componentes fuera del recipiente del reactor, esta característica aumenta la seguridad al disminuir los riesgos de un accidente no contenido. Algunos diseños de SMR también prevén la instalación del reactor y las piscinas de almacenamiento de combustible gastado bajo tierra. ^{[ 71 ]}

Se están desarrollando varios reactores de sales fundidas como SMR, pero no son un concepto nuevo. Operativos como plantas de investigación y prueba desde la década de 1950, los reactores de sales fundidas se promocionan ahora como una alternativa limpia y segura a los SMR tradicionales refrigerados por agua. Uno de los primeros experimentos con reactores de sales fundidas operó en Oak Ridge, Tennessee, durante cuatro años, pero se cerró en 1969 tras alcanzar la criticidad. Aunque el Experimento del Reactor de Sales Fundidas terminó en un evento crítico, fue ampliamente reconocido y respetado en toda la comunidad de investigación nuclear como un éxito. Sin embargo, estudios posteriores revelaron que el reactor solo operó alrededor del 40% del tiempo y experimentó 171 paradas no planificadas. Estas paradas se atribuyeron a una serie de problemas técnicos, entre ellos: obstrucciones crónicas en las tuberías, que provocaron la formación de lechos de carbón vegetal diseñados para capturar y eliminar materiales radiactivos; fallos en los ventiladores diseñados para eliminar el calor del reactor; y fugas en el sistema de seguridad de la válvula de congelación que permitieron el escape de combustible. Hasta ahora, los metales modernos han demostrado ser incapaces de soportar la corrosividad natural de la sal fundida de un reactor pequeño durante una aplicación de 4 años. ^{[ 72 ]}

Incluso los reactores de alta temperatura refrigerados por sales de fluoruro (FHR) sufren acumulaciones internas de productos de fisión, que obstruyen los sistemas de refrigeración y seguridad. Se puede utilizar un método de extracción reductiva para detectar estas acumulaciones antes de que se produzcan. Este método elimina el combustible de uranio antes que los productos de fisión. Desafortunadamente, el gas producido por el fluoruro es altamente corrosivo y expone el metal de la planta a daños. Como alternativa, se está proponiendo el trifluoruro de nitrógeno. Sin embargo, las investigaciones en curso no han demostrado que sea una alternativa viable y su eficacia no está clara. ^{[ 73 ]}

residuos radiactivos

Las nuevas tecnologías en el reciclaje de residuos nucleares prometen alternativas más seguras y económicas a los métodos actuales. Conocido como partición y transmutación (P&T), este proceso de reciclaje y reducción de residuos puede reducir el combustible gastado a un volumen menor de residuos con una radiotoxicidad considerablemente menor. ^{[ 74 ]}

En el proceso de P&T se utiliza una separación química para extraer el plutonio y los actínidos menores. Posteriormente, se emplea un reactor especialmente diseñado para llevar a cabo la transmutación de los elementos transuránicos (neptunio, plutonio, americio y curio). Finalmente, se aplica la fisión para destruir de forma segura los elementos restantes. Se cree que el proceso de P&T mejora la gestión de los residuos radiactivos debido a la reducción prevista en el volumen total de residuos que genera.

Incluso los reactores de uranio altamente enriquecido, que aplican tecnologías de ciclo de combustible más corto, ahora reciclan actínidos mayores y menores sin necesidad de esquemas de alta purificación. Este método se utiliza actualmente en reactores rápidos de agua ligera (LWR) en Francia, India, Japón y la Federación Rusa. Sus residuos no requieren la separación del plutonio de los demás actínidos. El piroprocesamiento del combustible gastado se encuentra actualmente en desarrollo para reactores rápidos LWR y ya está operativo en India, la Federación Rusa y la Unión Europea. Debido a que la tecnología de reactores modulares pequeños (SMR) es tan reciente, el piroprocesamiento y tratamiento (P&T) aún no se ha aplicado al combustible gastado que generarán estas plantas. Sin embargo, es probable que se convierta en un método de reciclaje importante para la mayoría de los SMR a medida que esta tecnología se desarrolle. ^{[ 75 ]}

La etapa final del ciclo del combustible nuclear para los SMR es un tema complejo y controvertido que sigue en debate. ^{[ 76 ]}^{[ 50 ]} La cantidad y la radiotoxicidad de los residuos radiactivos producidos por los SMR dependen principalmente de su diseño y del ciclo del combustible correspondiente. Dado que los SMR abarcan un amplio espectro de tipos de reactores nucleares, no existe una respuesta sencilla a este problema. Los SMR pueden incluir pequeños reactores de agua ligera de tercera generación, así como pequeños reactores de neutrones rápidos de cuarta generación.

Algunas empresas emergentes que desarrollan prototipos de SMR no convencionales suelen defender la reducción de residuos como una ventaja clave de sus soluciones propuestas, y en algunos casos afirman que su tecnología podría eliminar la necesidad de un depósito geológico profundo para desechar residuos radiactivos de alta actividad y larga duración. ^{[ 58 ]}^{[ 50 ]} Esto es particularmente cierto para las empresas que desarrollan reactores de neutrones rápidos de cuarta generación, como los reactores de sales fundidas y los reactores refrigerados por metal, incluidos el reactor rápido refrigerado por sodio y el reactor rápido refrigerado por plomo . ^{[ 77 ]}^{[ 78 ]}

Los reactores reproductores rápidos "queman" ²³⁵U (0,7% del uranio natural ) como combustible, pero también convierten materiales fértiles como^{el 238}U (que constituye el 99,3% del uranio natural) en²³⁹ fisionable .Pu . Este plutonio recién producido puede utilizarse como combustible nuclear.^{[ 58 ]} El reactor de onda viajera propuesto por TerraPower está diseñado para "quemar" el combustible que produce in situ, sin necesidad de extraerlo del núcleo del reactor ni de reprocesarlo posteriormente.^{[ 79 ]}

Algunos diseños de SMR se basan en el ciclo del combustible de torio , que sus promotores defienden como una forma de reducir la radiotoxicidad a largo plazo de los residuos en comparación con el ciclo del uranio. ^{[ 80 ]} Sin embargo, el ciclo del torio también presenta importantes desafíos operativos debido a la producción y el uso de ²³²U y la fértil longeva²³³U , ambos emiten fuertes rayos gamma . Como resultado, la presencia de estos radionúclidos complica el blindaje contra la radiación del combustible nuclear nuevo y el almacenamiento y eliminación a largo plazo de su combustible nuclear gastado.^{[ 81 ]}^{[ 82 ]}

Un estudio de 2022 realizado por Krall, Macfarlane y Ewing adoptó un enfoque más crítico, informando que ciertos tipos de SMR podrían producir más residuos por unidad de potencia de salida que los reactores convencionales, a veces más de cinco veces la cantidad de combustible nuclear gastado por kilovatio, y hasta treinta y cinco veces más residuos generados por activación neutrónica , como acero activado y grafito . ^{[ 83 ]}^{[ 84 ]}^{[ 85 ]}^{[ 50 ]} Los autores identificaron la fuga de neutrones como un problema principal para los SMR, ya que estos reactores tienen una mayor relación superficie-volumen que los reactores convencionales. Calcularon que, en núcleos de reactor más pequeños, las tasas de fuga de neutrones son significativamente más altas porque los neutrones emitidos tienen menos probabilidades de interactuar con átomos fisionables en el combustible e inducir fisión. En cambio, más neutrones escapan del núcleo y son absorbidos por los materiales utilizados en reflectores de neutrones y blindaje (blindaje térmico y gamma), convirtiendo estos materiales en residuos radiactivos a través de la activación neutrónica. ^{[ 50 ]} Los diseños de reactores que utilizan refrigerantes de metal líquido, como sodio fundido, plomo o eutéctico de plomo-bismuto (LBE), también se vuelven radiactivos y contienen impurezas activadas. ^{[ 86 ]}

Otro problema señalado por Krall et al. (2022) relacionado con la mayor fuga de neutrones en los SMR es que se consume una fracción menor de su combustible nuclear, lo que resulta en una menor quema y deja más material fisionable en su combustible nuclear gastado, aumentando así el volumen de residuos. Para mantener las reacciones en cadena en los núcleos más pequeños de los SMR, una alternativa es utilizar combustible nuclear con un mayor enriquecimiento de ²³⁵U. Esto podría aumentar los riesgos de proliferación nuclear y podría requerir medidas de salvaguardia más estrictas para prevenirla (véase también las salvaguardias del OIEA ).^{[ 50 ]}

Si quedan concentraciones más altas de material fisionable en el combustible gastado, la masa crítica necesaria para mantener una reacción nuclear en cadena también es menor. Como consecuencia directa, el número de conjuntos de combustible gastado presentes en un contenedor de residuos también debe ser menor, lo que requiere un mayor número de contenedores y sobreembalajes (estructuras de contención) para evitar accidentes de criticidad y garantizar la seguridad de criticidad nuclear en un depósito geológico profundo. ^{[ 87 ]} Esto también contribuye a un mayor volumen total de residuos y al número de galerías de disposición necesarias en un depósito geológico. ^{[ 88 ]}

Dada la importancia técnica y económica potencial de los SMR para proporcionar energía eléctrica con cero emisiones de carbono para la mitigación del cambio climático , así como la relevancia social y a largo plazo de gestionar y eliminar los residuos radiactivos sin imponer una carga negativa a las generaciones futuras, la publicación de Krall et al. (2022) en la prestigiosa revista PNAS ha suscitado numerosas reacciones. Estas van desde críticas sobre la calidad de sus datos e hipótesis ^{[ 89 ]} hasta debates internacionales sobre los residuos radiactivos generados por los SMR y su desmantelamiento. ^{[ 90 ]}

En una entrevista con François Diaz-Maurin, editor asociado del Bulletin of the Atomic Scientists , Lindsay Krall, autora principal del estudio y ex becaria postdoctoral MacArthur en el Centro para la Seguridad y la Cooperación Internacional (CISAC) de Stanford, abordó preguntas y críticas, incluidas las planteadas por la empresa de reactores NuScale . ^{[ 91 ]} Una de las principales preocupaciones de Krall en la entrevista fue:

Existe una clara desconexión entre quienes trabajan en la fase final del ciclo del combustible —especialmente en el desarrollo de repositorios geológicos— y quienes diseñan los reactores. Además, estos diseñadores de reactores no tienen mucha motivación para considerar los aspectos de la disposición geológica, ya que la nueva solicitud de certificación de diseño de reactores de la NRC no incluye un capítulo sobre este tema... ^{[ 91 ]}

La gran diversidad de reactores SMR y sus respectivos ciclos de combustible también pueden requerir estrategias de gestión de residuos más diversas para reciclar o desechar de forma segura sus residuos nucleares. ^{[ 83 ]}^{[ 50 ]} Gestionar un mayor número de tipos de combustible gastado será más difícil que la situación actual, donde la mayor parte del combustible gastado proviene de reactores de agua ligera.

Como Krall y Macfarlane destacaron en un artículo de 2018, algunos tipos de combustibles gastados o refrigerantes de SMR —como el fluoruro de uranio ( UF₄ ) altamente reactivo y corrosivo de los reactores de sales fundidas o el sodio pirofórico de los reproductores rápidos refrigerados _por metal líquido— no pueden eliminarse directamente en un depósito geológico profundo debido a su reactividad química en entornos subterráneos (como formaciones arcillosas profundas , rocas cristalinas o sal gema ). Para evitar agravar los problemas de almacenamiento y eliminación de combustible gastado, será necesario reprocesar y acondicionar estos materiales de manera apropiada y segura antes de su disposición geológica final. ^{[ 92 ]}

Un estudio realizado por Keto et al. (2022) en el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia también abordó la gestión del combustible nuclear gastado (SNF) y los residuos de baja y media actividad (LILW) derivados del posible despliegue futuro de SMR en Finlandia . El estudio indicó que, por gigavatio-eléctrico-año (GWe-año), un SMR de agua ligera produciría mayores masas de SNF y otros residuos de alta actividad (HLW), así como mayores volúmenes de residuos de baja actividad (LLW), en comparación con una gran central nuclear. ^{[ 93 ]}

Un informe de la Oficina Federal Alemana para la Seguridad de la Gestión de Residuos Nucleares (BASE) concluyó que aún se requerirían extensos sistemas de almacenamiento provisional y transporte de combustible para los reactores modulares pequeños (SMR). El informe también concluyó que un depósito geológico profundo es inevitable debido a la presencia de productos de fisión de larga vida y alta movilidad que no pueden transmutarse eficientemente debido a su baja sección transversal de neutrones . Este es el caso de radionúclidos que dominan la dosis, como ^{el 129.}Yo ,⁹⁹Tc y⁷⁹Se , que existen como aniones solubles que no se adsorben en los minerales cargados negativamente y no se retienen en los medios geológicos.^[³⁹^]

Los residuos nucleares se regulan dentro de los sistemas de gobernanza nuclear existentes, diseñados originalmente para reactores nucleares convencionales. En Estados Unidos, la supervisión de los residuos se coordina a través de la Comisión del Marco Regulatorio Nuclear de EE. UU. y el Departamento de Energía de EE. UU. ^{[ 94 ]} Los SMR producen categorías de residuos similares a las de los grandes reactores; sin embargo, las diferencias en la escala, el diseño y el uso de los SMR modifican las necesidades de transporte, la logística y las exigencias de contención. ^{[ 94 ]}

proliferación nuclear

La proliferación nuclear , o el uso de materiales nucleares para crear armas, es una preocupación para los reactores modulares pequeños (SMR). Dado que los SMR tienen menor capacidad de generación y son físicamente más pequeños, se prevé que se desplieguen en muchos más lugares que las centrales convencionales. ^{[ 38 ]} Se espera que los SMR reduzcan sustancialmente los niveles de personal. Esta combinación genera preocupaciones en materia de protección física y seguridad. ^{[ 95 ]}^{[ 59 ]}^{[ 38 ]}

Los SMR pueden diseñarse para utilizar combustibles no convencionales, lo que permite un mayor grado de quemado y ciclos de combustible más prolongados. ^{[ 11 ]} Los intervalos de recarga más largos podrían contribuir a disminuir los riesgos de proliferación. Una vez irradiado el combustible , la mezcla de productos de fisión y materiales fisionables es altamente radiactiva y requiere un manejo especial, lo que impide el robo casual.

A diferencia de los grandes reactores convencionales, los SMR pueden adaptarse para instalarse en una cámara subterránea sellada, lo que reduce la vulnerabilidad del reactor ante un ataque terrorista o un desastre natural. ^{[ 71 ]} Los nuevos diseños de SMR mejoran la resistencia a la proliferación, como los de la empresa de diseño de reactores Gen4. Estos modelos de SMR ofrecen una solución capaz de operar bajo tierra sellada durante toda la vida útil del reactor tras su instalación. ^{[ 71 ]}^{[ 35 ]}

Algunos diseños de SMR están pensados para una única recarga de combustible. Esto mejora la resistencia a la proliferación al eliminar la manipulación del combustible nuclear in situ y permite que el combustible se selle dentro del reactor. Sin embargo, este diseño requiere grandes cantidades de combustible, lo que podría convertirlo en un objetivo más atractivo. Un SMR de agua ligera de 200 MWe con una vida útil del núcleo de 30 años podría contener aproximadamente 2,5 toneladas de plutonio al final de su vida útil. ^[⁵⁹^]

Además, muchos SMR ofrecen la capacidad de funcionar durante períodos superiores a 10 años sin necesidad de recarga de combustible, lo que mejora la resistencia a la proliferación en comparación con los grandes reactores convencionales, que requieren recarga de combustible cada 18-24 meses. ^{[ 71 ]}

Los reactores de agua ligera diseñados para funcionar con torio ofrecen una mayor resistencia a la proliferación en comparación con el ciclo convencional del uranio, aunque los reactores de sales fundidas presentan un riesgo sustancial. ^{[ 96 ]}^{[ 97 ]}

Los SMR se transportan desde las fábricas sin combustible, ya que se les suministra combustible en el emplazamiento final, salvo algunos microrreactores . ^{[ 98 ]} Esto implica un transporte independiente del combustible hasta el emplazamiento y, por lo tanto, aumenta el riesgo de proliferación nuclear. Al mismo tiempo, millones de toneladas de residuos nucleares se transportan anualmente por Estados Unidos y no existen antecedentes de robo de combustible nuclear ni de residuos en estos envíos.

Proceso de concesión de licencias

Los SMR difieren en términos de personal, seguridad y tiempo de despliegue. ^{[ 99 ]} La concesión de licencias es un proceso esencial requerido para garantizar la seguridad y las salvaguardias de una nueva instalación nuclear. ^{[ 100 ]} A partir de 2025, solo los SMR VOYGR, VOYGR-4 y VOYGR-6 de NuScale Power están totalmente autorizados para su uso en los Estados Unidos. ^{[ 101 ]} Sin embargo, no todos los países siguen los estándares de licencia de la NRC o del OIEA. En los Estados Unidos y los países adheridos al OIEA, la concesión de licencias se basa en un análisis y revisión rigurosos e independientes de todas las estructuras, sistemas y componentes críticos para la seguridad nuclear en condiciones normales y accidentales durante toda la vida útil de la instalación, incluida la gestión a largo plazo de los residuos radiactivos. ^{[ 102 ]} La concesión de licencias se basa en el examen y escrutinio de los estudios de evaluación de riesgos y los archivos de seguridad elaborados por el fabricante y el explotador del SMR en el marco del caso de seguridad que deben presentar a la autoridad de seguridad (organismo regulador) al solicitar una licencia para construir y explotar de forma segura la instalación. ^{[ 103 ]} Para la concesión de licencias de la NRC y el OIEA, los casos de seguridad y viabilidad de las instalaciones nucleares deben tener en cuenta todos los procesos y elementos importantes para la seguridad operativa, su seguridad (protección de acceso), la salvaguardia nuclear (riesgo de proliferación), el acondicionamiento adecuado de los residuos radiactivos en una forma fisicoquímica estable y la seguridad a largo plazo relacionada con la disposición final de los diferentes tipos de residuos radiactivos producidos, incluidos todos los residuos producidos durante las operaciones de desmantelamiento después del desmantelamiento de la instalación. ^{[ 102 ]}^{[ 104 ]}^{[ 105 ]} Un punto de atención particularmente importante para la etapa final del ciclo del combustible nuclear es evitar producir desechos mal acondicionados, o tipos de desechos sin un destino final sostenible o susceptibles de generar costos inesperados de reprocesamiento y eliminación.

El proceso de licenciamiento más común, aplicado por los reactores comerciales existentes, es para la operación de reactores de agua ligera ( PWR y BWR ). Los primeros diseños para reactores a gran escala datan de las décadas de 1960 y 1970, durante la construcción de la flota de reactores nucleares actualmente en servicio. Algunas adaptaciones del proceso de licenciamiento original de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de EE. UU. se han reutilizado para corresponder mejor a las características y necesidades específicas del despliegue de unidades SMR. ^{[ 106 ]} En particular, el proceso de licenciamiento de la NRC de EE . UU. se ha centrado principalmente en reactores convencionales. Se han desarrollado especificaciones de diseño y seguridad, factores humanos y organizativos (incluidos los requisitos de personal) para reactores con una producción eléctrica de más de 700 MWe. ^{[ 107 ]}^{[ 108 ]}

Para garantizar directrices adecuadas para la seguridad nuclear, al tiempo que se facilita el proceso de concesión de licencias, el OIEA ha alentado la creación de un sistema centralizado de licencias para los SMR. ^{[ 109 ]} Un taller en octubre de 2009 y otro en junio de 2010 trataron el tema, seguidos de una audiencia del Congreso de los Estados Unidos en mayo de 2010.

La NRC y el Departamento de Energía de los Estados Unidos están trabajando para definir la concesión de licencias para SMR. El desafío de facilitar el desarrollo de SMR es evitar un debilitamiento de las normas de seguridad: el riesgo de que se adopten más rápidamente normas menos estrictas es reducir las características de seguridad de los SMR. ^{[ 110 ]}^{[ 111 ]}^{[ 112 ]} Si bien el despliegue de sistemas idénticos construidos en plantas de fabricación con un control de calidad mejorado puede considerarse una ventaja, los SMR siguen siendo reactores nucleares con una densidad energética muy alta y su menor tamaño no es, por sí mismo, una garantía intrínseca de una mayor seguridad. Cualquier accidente grave con liberación de contaminación radiactiva externa podría tener consecuencias potencialmente graves, no muy diferentes a las de un gran reactor LWR. También probablemente significaría el rechazo final de la energía nuclear por parte del público y el fin de la industria nuclear . La posible "proliferación" de grandes flotas de SMR y la alta diversidad de su diseño también complican el proceso de concesión de licencias. La seguridad nuclear no puede sacrificarse por intereses industriales o económicos y el riesgo de un accidente nuclear aumenta con el número de reactores en servicio, ya sean unidades pequeñas o grandes.

Se esperaba que el Programa de Demostración de Reactores Avanzados de EE. UU. ayudara a licenciar y construir dos prototipos de SMR durante la década de 2020, con hasta 4 mil millones de dólares de financiación gubernamental. ^{[ 113 ]}

En julio de 2024, la Ley ADVANCE ordenó a la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (US NRC) desarrollar un proceso para otorgar licencias y regular los diseños de microrreactores. La Ley tiene como objetivo acelerar el despliegue de microrreactores, entre otras tecnologías nucleares. ^{[ 114 ]}

Flexibilidad

Los reactores nucleares pequeños, en comparación con las centrales nucleares convencionales, ofrecen ventajas potenciales relacionadas con la flexibilidad de su construcción modular. ^{[ 71 ]} Sería posible conectar gradualmente unidades adicionales a la red en caso de que aumente la carga eléctrica. Además, esta flexibilidad en un diseño estandarizado de SMR basado en la modularidad podría permitir una producción más rápida a un costo decreciente tras la finalización del primer reactor en el sitio. ^{[ 71 ]}^{[ 35 ]}

La flexibilidad y modularidad hipotéticas de los SMR tienen como objetivo permitir la instalación de capacidad adicional de generación de energía en centrales eléctricas existentes. Un emplazamiento podría albergar varios SMR, uno de los cuales se desconectaría para recargar combustible mientras los demás reactores permanecen en funcionamiento, como ya ocurre actualmente con los reactores convencionales de mayor tamaño. ^{[ 71 ]}

Los SMR que operan en sistemas de energía híbridos combinados con energías renovables pueden desarrollar configuraciones multipropósito que generan eficiencia a nivel de sistema en sectores difíciles de electrificar. ^{[ 115 ]}

La integración de sistemas híbridos de SMR sin necesidad de generación eléctrica prevé el uso directo de energía térmica en cogeneración. Esto incluye la desalinización, la calefacción urbana, la calefacción industrial, los procesos industriales y la producción de hidrógeno. ^{[ 116 ]}

La flexibilidad de los SMR permite el uso de la energía nuclear dentro de una integración más amplia del sistema energético y la ampliación de los objetivos de reducción de emisiones en diversos grados. ^{[ 115 ]}

Se han propuesto SMR para microrredes en regiones remotas; la flexibilidad de los SMR permite la generación de carga base, ajustando la producción en respuesta a la demanda. Complementando la energía eólica y solar de forma intermitente. ^{[ 117 ]} Los SMR mejoran la resiliencia en comunidades geográficamente aisladas. ^{[ 117 ]}

Cuando no se necesita energía eléctrica, algunos diseños de SMR prevén el uso directo de energía térmica, minimizando así la pérdida de energía. Esto incluye la desalinización , los procesos industriales, la producción de hidrógeno , la recuperación de petróleo de esquisto y la calefacción urbana , usos para los que no están diseñados los reactores convencionales de mayor tamaño actuales. ^{[ 71 ]}^{[ 64 ]}

Ciencias económicas

Una fábrica de SMR requeriría una inversión inicial sustancial. Los costos unitarios solo serían económicos cuando se produjeran entre 40 y 70 unidades. ^{[ 120 ]}^{[ 121 ]}

Otra ventaja potencial es que una futura central eléctrica que utilice SMR puede comenzar con un solo módulo y expandirse añadiendo módulos a medida que crece la demanda. Esto reduce los costos iniciales asociados con los diseños convencionales. ^{[ 52 ]} Algunos SMR también tienen un diseño de seguimiento de carga, de modo que podrían producir menos electricidad cuando la demanda es baja.

Según un estudio de 2014 sobre la producción de electricidad en microrredes descentralizadas, el costo total de usar SMR para la generación de electricidad sería significativamente menor en comparación con el costo total de la energía eólica marina , la energía solar térmica , la biomasa y las plantas de generación de electricidad solar fotovoltaica . ^{[ 122 ]}

En 2016 se afirmó que los costos de construcción por reactor SMR eran menores que los de una planta nuclear convencional, mientras que los costos de explotación podrían ser mayores para los SMR debido a la economía de escala reducida y al mayor número de reactores. Los costos operativos del personal de los SMR por unidad de producción pueden ser hasta un 190 % más altos que el costo operativo fijo de un menor número de reactores grandes. ^{[ 123 ]} La construcción modular es un proceso muy complejo y existe "información extremadamente limitada sobre el transporte de módulos SMR", según un informe de 2019. ^{[ 40 ]}

Un cálculo de costes de producción realizado por la Oficina Federal Alemana para la Seguridad en la Gestión de Residuos Nucleares (BASE), teniendo en cuenta las economías de escala y los efectos de aprendizaje de la industria nuclear, sugiere que se tendrían que producir un promedio de 3000 SMR para que su producción resultara rentable. Esto se debe a que los costes de construcción de los SMR son relativamente más elevados que los de las grandes centrales nucleares debido a su baja producción eléctrica. ^{[ 39 ]}

En 2017, un estudio del Proyecto de Reforma de la Innovación Energética (EIRP) de ocho empresas analizó diseños de reactores con capacidad entre 47,5 MWe y 1648 MWe. ^{[ 124 ]} El estudio reportó un costo de capital promedio de $3782/kW, un costo operativo total promedio de $21/MWh y un costo nivelado de electricidad (LCOE) de $60/MWh.

En 2020, Bret Kugelmass, fundador del Energy Impact Center, afirmó que se podrían construir miles de SMR en paralelo, "reduciendo así los costos asociados con los largos plazos de endeudamiento para cronogramas de construcción prolongados y reduciendo las primas de riesgo actualmente vinculadas a los grandes proyectos". ^{[ 125 ]} Jon Ball, vicepresidente ejecutivo de GE Vernova Hitachi Nuclear Energy, coincidió, afirmando que los elementos modulares de los SMR también ayudarían a reducir los costos asociados con los largos plazos de construcción. ^{[ 125 ]}

En octubre de 2023, un artículo académico publicado en Energy recopiló los datos económicos básicos de 19 diseños de SMR más desarrollados y modeló sus costos de manera consistente. Una simulación de Monte Carlo mostró que ninguno era rentable ni económicamente competitivo. Para los SMR PWR más cercanos al mercado, los LCOE medianos oscilaron entre $218/MWh y $614/MWh (en dólares estadounidenses de 2020), con estimaciones inferiores del primer cuartil de $188/MWh a $385/MWh. Los tres diseños de reactores refrigerados por gas de alta temperatura , que requerían más tiempo de desarrollo, tuvieron LCOE medianos más bajos, de $116/MWh a $137/MWh. ^{[ 2 ]}

El primer proyecto de despliegue de SMR en EE. UU. fue el Carbon Free Power Project , que planeaba desplegar seis reactores NuScale de 77 MWe , reducidos de los doce de los planes anteriores. El precio objetivo estimado de generación de electricidad después de los subsidios era de $89/MWh en 2023, un aumento con respecto a los $58/MWh de 2021. El aumento del costo de generación llevó a la decisión de cancelar el proyecto en noviembre de 2023. ^[¹²⁶^] Antes de su cancelación, el proyecto recibió una subvención de $1.355 mil millones para costos de construcción del gobierno de EE. UU. en 2020 ^[¹²⁷^] más un subsidio estimado de $30/MWh para generación de la Ley de Reducción de la Inflación de 2022. ^[¹²⁸^] Las estimaciones de costos sin subsidio al momento de la cancelación fueron un costo de capital de $20,139/kW y un costo de generación de $119/MWe. ^[¹²⁹^] Esto generó preocupación sobre las perspectivas comerciales en EE. UU. de los otros diseños de SMR. ^[¹³⁰^]

En 2024, el organismo australiano de investigación científica CSIRO estimó que la electricidad producida en Australia por un SMR construido a partir de 2023 costaría aproximadamente 2,5 veces la producida por una gran central nuclear tradicional, reduciéndose a aproximadamente 1,6 veces para 2030. ^{[ 131 ]}^{[ 132 ]}

La decisión final de inversión en 2025 para proceder con la construcción de un reactor modular pequeño BWRX-300 en Canadá se basó en un costo previsto de 7700 millones de dólares canadienses (5600 millones de dólares estadounidenses), con un costo estimado de 13 200 millones de dólares canadienses (9600 millones de dólares estadounidenses) para tres unidades adicionales. Estos costos incluyen gastos financieros y algunas contingencias. ^{[ 133 ]}

Lista de diseños de reactores

Se han propuesto numerosos diseños de reactores. Diseños de SMR notables:

La potencia indicada se refiere a la capacidad de un reactor, salvo que se especifique lo contrario.

Ubicación e infraestructura

Se espera que los SMR sean más flexibles en su despliegue que las grandes centrales eléctricas. Se prevé que el uso de características de seguridad inherentes y zonas de planificación de emergencia más pequeñas les permita desplegarse en emplazamientos industriales o militares, así como cerca de zonas urbanas. También pueden desplegarse en redes eléctricas demasiado pequeñas para albergar grandes reactores. ^{[ 4 ]} Las necesidades de electricidad en ubicaciones remotas suelen ser pequeñas y variables, lo que hace que una planta más pequeña sea ideal. ^{[ 36 ]}^{: 8}

En las zonas rurales, la limitada cobertura de la red eléctrica restringe el despliegue de grandes centrales eléctricas. Según el OIEA, una sola central eléctrica no debería representar más del 10 % de la capacidad total de la red. Su menor tamaño y menor capacidad de generación hacen que los reactores modulares pequeños (SMR) sean más adecuados para redes eléctricas pequeñas. ^{[ 204 ]}

Sitios propuestos

Argentina

En febrero de 2014, el proyecto CAREM SMR se inició en Argentina con la construcción de la estructura de contención de un reactor prototipo. El acrónimo CAREM significa Central Argentina de Elementos Modulares . La Comisión Nacional de Energía Atómica ( CNEA ), organismo gubernamental argentino encargado de la investigación y el desarrollo de la energía nuclear, y Nucleoeléctrica Argentina , la empresa nacional de energía nuclear, colaboran para la realización del proyecto. ^[²⁰⁵^]

CAREM-25 es un prototipo de 25 MWe, la primera central nuclear completamente diseñada y desarrollada en Argentina. ^{[ 205 ]} El proyecto se suspendió varias veces antes de reanudarse. En octubre de 2022, la CNEA preveía que las obras de construcción civil estarían terminadas para 2024. Si la construcción continúa según lo previsto, se anticipa que la primera criticidad de CAREM-25 se alcanzará a finales de 2027. ^{[ 205 ]}

Canadá

En 2018, la provincia canadiense de Nuevo Brunswick anunció que invertiría 10 millones de dólares en un proyecto de demostración en la central nuclear de Point Lepreau . ^{[ 206 ]} Posteriormente se anunció que los promotores de reactores modulares pequeños (SMR), Advanced Reactor Concepts ^{[ 207 ]} y Moltex ^{[ 208 ]} , abrirían oficinas allí. Está prevista la construcción de una unidad en la central nuclear de Point Lepreau, Canadá, en julio de 2018. Tanto Moltex como ARC Nuclear compiten por el contrato. ^{[ 209 ]}

El 1 de diciembre de 2019, los primeros ministros de Ontario , Nuevo Brunswick y Saskatchewan firmaron un memorando de entendimiento (MdE) ^{[ 210 ]} "comprometiéndose a colaborar en el desarrollo y despliegue de reactores nucleares innovadores, versátiles y escalables, conocidos como reactores modulares pequeños (SMR)". ^{[ 211 ]} Alberta se unió a ellos en agosto de 2020. ^{[ 212 ]} El apoyo continuo de los ciudadanos y los funcionarios gubernamentales ha llevado a la ejecución de un SMR seleccionado en el Laboratorio Nuclear Canadiense. ^{[ 6 ]}

En 2021, Ontario Power Generation anunció que planeaba construir un SMR BWRX-300 en su planta de Darlington, cuya finalización estaba prevista para 2028. La Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear otorgó la licencia de construcción en 2025, y la construcción comenzó poco después. ^{[ 213 ]} Se prevé que la primera unidad entre en funcionamiento en 2030. ^{[ 214 ]}

El 11 de agosto de 2022, Invest Alberta, la corporación pública del Gobierno de Alberta, firmó un Memorando de Entendimiento con Terrestrial Energy en relación con IMSR en el oeste de Canadá a través de un Memorando de Entendimiento interprovincial al que se había adherido previamente. ^{[ 215 ]}

Porcelana

En julio de 2019, la Corporación Nacional Nuclear de China (CNNC) anunció que construiría un SMR ACP100 en el lado noroeste de la central nuclear existente de Changjiang , en Changjiang , provincia de Hainan , para finales de año. ^{[ 216 ]} El 7 de junio de 2021, el proyecto de demostración, denominado Linglong One , fue aprobado por la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma de China. ^{[ 217 ]} En julio, CNNC comenzó la construcción, ^{[ 218 ]} y en octubre de 2021, se instaló el fondo del recipiente de contención de la primera de las dos unidades. Es el primer prototipo comercial terrestre de SMR del mundo. ^{[ 54 ]}

En agosto de 2023 se instaló el módulo central. Este módulo incluye un recipiente de presión integrado , un generador de vapor y un receptor de bomba primaria. La capacidad prevista del reactor es de 125 MWe. ^{[ 219 ]}

Francia

A principios de 2023, Électricité de France (EDF) creó una nueva filial para desarrollar y construir un nuevo reactor modular pequeño (SMR) llamado Nuward. Su diseño tenía una capacidad de 340 MWe y constaba de dos reactores de agua ligera independientes de 170 MWe cada uno. Los dos reactores estaban alojados en un único edificio de contención que compartía la mayor parte de su equipamiento. ^{[ 220 ]} En agosto de 2023, EDF presentó un informe de seguridad para Nuward a la autorité de sûreté nucléaire (ASN), la autoridad francesa de seguridad nuclear. ^{[ 221 ]}

En julio de 2024, EDF anunció que descontinuaría el proceso de diseño existente para Nuward y que trabajaría en un diseño de SMR basado en tecnologías existentes en lugar de innovadoras, tras conversaciones con potenciales clientes de SMR. ^{[ 172 ]}^{[ 173 ]} En enero de 2025, EDF anunció que el nuevo diseño conceptual de Nuward estaría terminado a mediados de 2026 para llegar al mercado en la década de 2030, con una producción de aproximadamente 400 MWe y una producción de calor útil de 100 MWt. ^{[ 222 ]}

Polonia

La empresa química polaca Synthos anunció planes para instalar un reactor Hitachi BWRX-300 (300 MW) en Polonia para 2030. ^{[ 223 ]} En diciembre de 2020 se completó un estudio de viabilidad y se inició el proceso de licenciamiento con la Agencia Nacional Polaca de Energía Atómica. ^{[ 224 ]}

En febrero de 2022, NuScale Power y el gran conglomerado minero KGHM Polska Miedź anunciaron la firma de un contrato para construir el primer reactor operativo en Polonia para 2029. ^{[ 225 ]}

Rumania

En 2019, la empresa estatal rumana de energía nuclear Nuclearelectrica y NuScale Power firmaron un memorando de entendimiento para desarrollar reactores modulares pequeños (SMR) de NuScale en Rumania. En 2022, se anunció que el proyecto se ubicaría en el sitio de una antigua central eléctrica de carbón , cerca del pueblo de Doicești , condado de Dâmbovița , a 90 km al norte de Bucarest . El proyecto comprendería 6 SMR de NuScale, cada uno produciendo 77 MWe para un total de 462 MWe, y sería el primero de su tipo en Europa. La central eléctrica produciría suficiente electricidad para 46 mil hogares y ayudaría a evitar la liberación de 4 millones de toneladas de CO2 por _año . ^{[ 226 ]}^{[ 227 ]} En junio de 2022, el presidente de los Estados Unidos, Joe Biden, anunció una financiación de 14 millones de dólares para el proyecto. ^{[ 228 ]} En 2026, Nuclearelectrica votó a favor de aprobar la decisión final de inversión en el proyecto, con una fecha de finalización prevista para 2033. Se esperaba que el proyecto costara entre 6 y 7 mil millones de dólares. ^{[ 229 ]}^{[ 230 ]}

Rusia

Rusia ha comenzado a desplegar en su costa ártica pequeños reactores nucleares embarcados a bordo de rompehielos . En mayo de 2020, el primer prototipo de una central nuclear flotante , Akademik Lomonosov-1, comenzó a operar en Pevek , Rusia. ^{[ 19 ]} La planta contiene dos reactores de agua a presión KLT-40S de 30 MW y proporciona tanto calor como electricidad. _[231 ] ^Este^concepto^se basa en el diseño de rompehielos nucleares y se considera el primer SMR operativo. ^[⁵³^]^[²³¹^]^[²³²^]

Reino Unido

En 2016, se informó que el Gobierno del Reino Unido estaba evaluando sitios para SMR en Gales , incluyendo la antigua central nuclear de Trawsfynydd , y en el sitio de antiguas centrales nucleares o de carbón en el norte de Inglaterra . Se indicó que los sitios nucleares existentes, incluyendo Bradwell , Hartlepool , Heysham , Oldbury , Sizewell , Sellafield y Wylfa, eran posibilidades. ^{[ 233 ]} El costo objetivo para una unidad SMR de Rolls-Royce de 470 MWe es de £ 1.8 mil millones para la quinta unidad construida. ^[²³⁴^]^[²³⁵^] En 2020, se informó que Rolls-Royce tenía planes para construir hasta 16 SMR en el Reino Unido. En 2019, la empresa recibió £ 18 millones para comenzar a diseñar el sistema modular. ^[²³⁶^] El gobierno británico otorgó a Rolls-Royce 210 millones de libras esterlinas adicionales en 2021, complementados por una contribución de 195 millones de libras esterlinas de empresas privadas. ^[²³⁷^] En noviembre de 2022, Rolls-Royce anunció que los sitios de Trawsfynydd , Wylfa, Sellafield y Oldbury serían priorizados para su evaluación como posibles ubicaciones para múltiples SMR. ^[²³⁸^]

El gobierno británico lanzó Great British Nuclear en julio de 2023 para administrar un concurso para crear SMR, y cofinanciará cualquier proyecto viable. ^{[ 239 ]}

Estados Unidos

La central nuclear de Galena, en Galena, Alaska , era una propuesta para la instalación de un microrreactor nuclear. Habría albergado un reactor Toshiba 4S situado bajo tierra. ^{[ 240 ]} En 2011, el proyecto fue descartado tras estimarse que su desarrollo duraría 15 años. ^{[ 241 ]}

El Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS) se había asociado con Energy Northwest para explorar la ubicación de un reactor NuScale Power en Idaho . ^{[ 242 ]}^{[ 126 ]} Conocido como el Proyecto de Energía Libre de Carbono , el proyecto fue cancelado en noviembre de 2023 por razones de costo. ^{[ 126 ]} El costo del proyecto había aumentado de $5 mil millones a $9 mil millones, lo que provocó que los clientes se retiraran del proyecto. ^{[ 130 ]}^{[ 17 ]} NuScale dijo en enero de 2023 que el precio objetivo para la energía de la planta era de $89 por megavatio hora, un 53% más que la estimación anterior de $58 por MWh, lo que generó preocupaciones sobre la disposición de los clientes a pagar. ^{[ 243 ]} Antes de su cancelación, el Departamento de Energía de los Estados Unidos había pronosticado que el proyecto sería el primer SMR en los Estados Unidos. ^{[ 244 ]} En 2023, NuScale, que desarrolló un SMR de agua ligera, recibió la primera Certificación de Diseño Estándar emitida por la NRC para un SMR. ^{[ 245 ]}

En 2024, Estados Unidos tenía casi 4 gigavatios en proyectos SMR anunciados, además de casi 3 GW en etapas tempranas de desarrollo o predesarrollo, según Utility Dive. ^{[ 246 ]}

La Autoridad del Valle de Tennessee (TVA) fue autorizada a recibir un Permiso de Emplazamiento Temprano (ESP) por la Comisión Reguladora Nuclear para ubicar un SMR en su Sitio Nuclear de Clinch River en Tennessee en diciembre de 2019. ^{[ 247 ]} Este ESP tiene una validez de 20 años y aborda la seguridad del sitio, la protección ambiental y la preparación para emergencias. El ESP es aplicable a cualquier diseño de SMR de reactor de agua ligera en desarrollo en los Estados Unidos. ^{[ 248 ]} En abril de 2025, la TVA solicitó un permiso de construcción para un SMR BWRX-300 . El 1 de julio de 2026, la NRC recomendó que se emitiera el permiso tras una determinación de seguridad favorable. ^{[ 249 ]}^{[ 250 ]}

In 2025, the TVA contracted Entra1 Energy to manage the building of 6 GW of NuScale SMRs on TVA's other sites.^[251] In December 2025, the Department of Energy selected the TVA and Holtec International to receive grants of $400 million each to support early deployment of advanced light-water SMRs, with an SMR defined as having output of between 50 and 350 MWe.^[252]

Kairos Power, which is developing a fluoride salt-cooled high-temperature SMR, received a construction permit from the NRC for their Hermes test reactor in Oak Ridge, Tennessee, in 2023, and construction began in 2025.^[253] In October 2024, Google agreed to commission multiple small modular reactors from Kairos to power its AI data centers, with the first to be operational in 2030.^[254]^[255]^[256] Kairos received a construction permit in November 2024 to build a two-reactor plant, Hermes 2, to supply 50 MW of electricity to Google and the TVA grid. The company broke ground on the site in April 2026.^[257]^[258]

Another developer, Oklo, has developed a sodium-cooled SMR, the Aurora Powerhouse. In 2025, they were selected under the DOE's Reactor Pilot Program to build the first unit at Idaho National Laboratory. The company broke ground on the reactor, Aurora-INL, in September 2025.^[259]

In 2026, Antares Nuclear announced that their Mark-0 test reactor had achieved zero-power (cold) criticality, claiming to be the first privately developed, non-light-water reactor to do so.^[260] Soon after, Valar Atomics announced that their 5 MW Ward-250 test reactor had reached cold criticality. In July 2026, Deployable Energy, another SMR developer, announced their Unity test reactor had also gone cold critical. The reactors were reported as having achieved Donald Trump's goal of three reactors achieving criticality by July 4th.^[261]^[262]

Notes

↑No definitive range for SMR power levels exists, but 10 MW to 300 MW is generally accepted.^[6]
↑ "El retraso de 10 años en el diseño, la ingeniería, la concesión de licencias y la construcción de nuevas centrales creó una situación en la que las empresas de servicios públicos encargaban (y los proveedores vendían) centrales seis veces más grandes que las operativas actuales. Esto contrasta con la regla general tradicional que recomienda duplicar la escala para sistemas de ingeniería complejos. El enfoque más agresivo empleado por la industria nuclear requirió un importante acto de fe, que lamentablemente no dio buenos resultados."^{[ 29 ]}
↑ Complejo multiunidad basado en el diseño del reactor GT-MHR
↑ Grupo Urenco en colaboración con Jacobs y Kinectrics

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