¿Qué son los reactores modulares pequeños (SMR) y cómo funcionan?

El Paraná es uno de los ríos más caudalosos del mundo. Y, sin embargo, poco antes de verter sus aguas en el océano Atlántico, pierde su nombre, mezclándose con el Uruguay y formando el Río de la Plata, que en realidad no es un río, sino un inmenso estuario. En el margen derecho del río, a 100 km de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, en la pequeña localidad de Lima, se está construyendo el prototipo del primer reactor modular pequeño (SMR, por sus siglas en inglés) de Argentina y de toda la región latinoamericana.

El llamado reactor CAREM se ubica dentro del Complejo Nuclear Atucha, donde ya funcionan las centrales nucleares convencionales Atucha I y Atucha II. Cuando entre en funcionamiento, generará 32 megavatios (MW) de electricidad, suficientes para abastecer a unos 120.000 habitantes. Además, será una referencia de diseño y desarrollo para los siguientes módulos que ya están planteados, de mayor potencia. El proyecto no solo es pionero en la región sino también a nivel mundial.

¿Cómo funcionan los SMR y qué potencia tienen?

Un SMR es un reactor que aprovechan el calor liberado por la fisión nuclear para producir energía de forma similar a como hacen las centrales nucleares tradicionales, es decir: generando vapor de agua a alta presión que mueve las turbinas que producen electricidad.

De acuerdo con el Organismo Internacional de la Energía Atómica (OIEA), bajo las siglas SMR se agrupan todos los reactores con una capacidad de potencia de hasta 300 MW por unidad, entre una tercera y una cuarta parte de la potencia de los reactores convencionales. Aun así, existen algunos proyectos en desarrollo que podrían tener más potencia: Rolls Royce, por ejemplo, acaba de ganar un concurso público en Reino Unido con un sistema que podría llegar hasta los 440 MW por unidad.

¿Qué tipos de reactores SMR existen?

Dentro de esta definición, entran muchos tipos y tamaños diferentes de SMR, que cubren desde potencias de 20 MW hasta los más grandes de 300 MW. Todos reúnen dos características:

1. Son pequeños, ocupan una fracción del tamaño de un reactor nuclear convencional.
2. Son modulares, sus sistemas y sus componentes se ensamblan en fábrica y se transportan prácticamente como una sola unidad a un lugar determinado para su instalación). Esto permite, por ejemplo, tener reactores nucleares flotantes, como el Akademik Lomonosov (35 MW) que Rusia opera en el Ártico desde 2020, o desarrollar reactores muy pequeños para llevar electricidad a comunidades remotas y aisladas.

“El funcionamiento de los SMR y los reactores convencionales es similar”, explica Jaime Segarra, vicepresidente del comité de Energía y Recursos Naturales del Instituto de la Ingeniería de España (IIE). “Hay dos grandes familias de SMR, unos con tecnología de refrigeración por agua, el mismo concepto de las centrales grandes, y otros más novedosos porque utilizan como moderador y refrigerante sales fundidas, como sales de sodio. Estos pueden operar a temperaturas más altas y tienen un mejor rendimiento termodinámico”.

¿Cuáles son las ventajas de los reactores modulares pequeños?

Más allá de las ventajas de la energía nuclear (como su gran capacidad de generación o su funcionamiento sin emitir gases de efecto invernadero), los SMR tienen varias ventajas propias derivadas de su diseño pequeño y modular. El Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA, por sus siglas en inglés) las resume como:

• Menor necesidad de espacio, por lo que los SMR pueden colocarse en lugares donde no podrían ubicarse centrales nucleares más grandes.
• Modularidad, lo que permite que las unidades se fabriquen en instalaciones específicas y no en el lugar donde van a funcionar. Esto acorta los tiempos y facilita el control técnico del proceso, lo que reduce los costes. Además, permite despliegues graduales en función de las necesidades.
• Reducen la necesidad de grandes infraestructuras de red eléctrica para llegar a zonas remotas y aisladas.
• Dan estabilidad a la red y pueden servir de centrales de reserva para mantener el suministro de energía en situaciones de emergencia.
• Su seguridad es mayor, ya que son más simples y su construcción se lleva a cabo en instalaciones controladas. Además, muchos de los organismos públicos que velan por la seguridad nuclear, sobre todo en Estados Unidos, han exigido estándares muy elevados de seguridad a estos reactores. Sin su autorización no es posible seguir desarrollando los reactores.
• Tienen pocas necesidades de reposición de combustible. Las centrales nucleares basadas en SMR necesitan recargar el combustible nuclear en periodos de entre 3 y 7 años, frente a los intervalos de 1 o 2 años de las convencionales. Los avances tecnológicos y la menor potencia permiten a los SMR ser mucho más eficientes en el uso de combustible y así espaciar las recargas, lo que a su vez reduce los riesgos operativos de estas centrales.
• Coste reducido: “Otra ventaja es que su diseño modular simplifica su desarrollo y lo hace más escalable, lo que hace que los costes puedan llegar a ser una tercera o incluso una cuarta parte de los de los reactores grandes”, asegura Jaime Segarra. “Además, desde el punto de vista de la seguridad, para el organismo regulador competente es mucho más sencillo vigilar y controlar el diseño del reactor en una fábrica que en una instalación en una central en campo libre, por lo que 'a priori' son también una alternativa más segura”.

¿Qué papel pueden tener los SMR en el sistema energético?

Además, la Comisión Europea reconoce en su estrategia energética que las características de este tipo de reactores modulares pequeños los convierte en:

• Una alternativa muy interesante para cubrir la demanda energética de instalaciones que necesitan mucha electricidad en puntos concretos o aislados, desde industrias hasta centros de datos.
• Permiten reforzar la independencia y la seguridad energética, reduciendo la necesidad de combustibles fósiles.

¿Qué desafíos afrontan los reactores modulares pequeños?

El desarrollo y el despliegue de los reactores modulares pequeños también tiene sus retos. Para la Agencia para la Energía Nuclear (NEA, por sus siglas en inglés), un organismo de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE), estos son los cinco grandes desafíos que marcarán el futuro de los SMR:

• La elección tecnológica. Existen multitud de enfoques tecnológicos en desarrollo, pero la necesidad de inversiones importantes para hacer un despliegue a gran escala de los SMR requerirá demostrar qué tecnología es más viable y entraña menores riesgos.

• La revisión de los marcos legales. Las normativas de energía nuclear no están adaptadas para los reactores modulares pequeños y revisarlas llevará tiempo. La NEA recomienda que las autoridades reguladoras trabajen ya en esta adaptación normativa durante las fases de desarrollo, sin esperar a que la tecnología esté completamente lista.

• Los riesgos imprevistos. La industria nuclear no cuenta con experiencia operando este tipo de reactores, por lo que se desconocen los riesgos que pueden surgir una vez estén operativos a gran escala. Para la NEA, es necesario construir varios SMR para empezar a acumular experiencia operativa lo antes posible.

• Los riesgos de la cadena de suministro. El frenazo de la industria nuclear en las últimas décadas del siglo XX ha debilitado su cadena de suministro a nivel global (en particular, en relación con el combustible nuclear). Reactivar el sector con un despliegue a gran escala de nuevos reactores requerirá también reactivar dicha cadena.

• La percepción pública. Históricamente, la opinión pública se ha mostrado recelosa con las centrales nucleares por el riesgo de accidentes, a pesar de la baja probabilidad de que ocurran eventos graves. La mayor seguridad que presentan los SMR puede ser una palanca importante para modificar esta percepción.

Para Jaime Segarra, además, el gran desafío de los SMR en la actualidad es que no se sabe hasta qué punto lo que dice la teoría se va a reflejar en la realidad cuando muchos de estos reactores estén en funcionamiento. “El nivel de incertidumbre todavía es alto. No cabe la menor duda de que en 2030 o 2035 habrá por lo menos una docena de SMR en funcionamiento. Es entonces cuando podremos valorar mejor los resultados”, concluye.

¿Cuántos reactores modulares pequeños hay en el mundo?

El despliegue de Reactores Modulares Pequeños (SMR) sigue siendo una tecnología en fase de transición de prototipo a escala comercial. Según los datos del OIEA (Organismo Internacional de Energía Atómica) y su base de datos ARIS (Advanced Reactor Information System), actualmente existen dos reactores SMR operativos en el mundo que están suministrando energía a la red:

1. Akademik Lomonosov (Rusia). Es una central nuclear flotante que cuenta con dos unidades SMR (KLT-40S) de 35 MW cada una. Opera comercialmente desde mayo de 2020.

2. Shidaowan / HTR-PM (China). Es un reactor de lecho de bolas refrigerado por gas de alta temperatura. Comenzó su operación comercial completa a finales de 2023.

Varios países están en las fases finales para conectar sus primeros módulos:

• CAREM-25 (Argentina). Un prototipo de diseño nacional que se encuentra en una etapa muy avanzada de construcción.

• ACP100 / Linglong One (China). El primer SMR terrestre basado en tecnología de agua a presión. Se encuentra en fase final.