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LA REVOLUCIÓN DE LOS PEQUEÑOS REACTORES MODULARES
 
72 diseños de SMR (Small Modular Reactors) se encuentran en diferentes etapas de desarrollo en el mundo, un 40% más que en 2018. ¿Quieres saber qué son, para qué sirven y por qué son revolucionarios? Te lo explico en un HILO.

La tecnología de los pequeños reactores modulares (SMR) ofrece oportunidades para ampliar el papel de la energía nuclear como medio de descarbonizar la combinación energética general, especialmente en aplicaciones no eléctricas en sectores difíciles de electrificar.

DESCRIPCIÓN GENERAL
Los SMR no son un desarrollo reciente. Los primeros reactores comerciales se desarrollaron desde finales de los años 50 basándose en la tecnología de reactores de agua ligera (LWR) y se desarrollaron pequeños reactores de propulsión naval.

Lo que convierte a los pequeños reactores actuales en una pequeña revolución no es simplemente su tamaño, sino el hecho de que su diseño aprovecha el tamaño más pequeño para añadir características de seguridad innovadoras, seguimiento de carga y aplicaciones no eléctricas.

Los SMR son reactores nucleares con una potencia de salida entre 10 y 300 MWe, con mayor modularización, estandarización y construcción en serie. Los módulos se transportan y montan, ahorrando tiempo y dinero. Varios SRM están en operación y otros lo estarán durante esta década.

SMR TERRESTRES REFRIGERADOS POR AGUA
25 diseños de reactores convencionales de agua ligera (PWR, BWR) o pesada (PHWR), combustibles habituales y adecuados para reemplazar centrales de combustibles fósiles o para generación distribuida. Pueden tener un solo módulo o múltiples.

SMR MARINOS REFRIGERADOS POR AGUA
6 diseños de reactores instalados en plataformas flotantes, para propulsión naval o suministro de electricidad. Varios rompehielos funcionan con SMR y la primera central nuclear flotante, el KLT-40S Akadeimk Lomnosov, entró en operación en 2020.

SMR DE ALTA TEMPERATURA REFRIGERADOS POR GAS
14 diseños del tipo HTGR, incluyendo el HTR-PM chino que empezará a funcionar en 2021. Las temperaturas mayores de 750ºC permiten una generación de electricidad más eficiente, además de aplicaciones industriales y cogeneración.

SMR DE NEUTRONES RÁPIDOS
11 diseños con diferentes refrigerantes: sodio, metal líquido pesado (plomo) y helio. El BREST-OD-300, un reactor de neutrones rápidos enfriado con plomo, está en proceso de construcción en Seversk, Rusia, con la operación programada para finales de 2026.

SMR DE SALES FUNDIDAS
10 diseños de reactores MSR (Molten Salt Reactor), uno de los 6 diseños de reactores de IV Generación. Seguridad mejorada, refrigerante de baja presión y monofásico, sin necesidad de gran contención, alta temperatura, alta eficiencia y combustible flexible.

MICRO SMR
6 diseños de microrreactores de hasta 10 MW especializados de electricidad y calor de distrito en regiones remotas, minería, industrias y pesquerías que durante décadas han sido abastecidas por generadores diésel.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SMR
El DISEÑO INTEGRAL incorpora todos los componentes del sistema de suministro de vapor nuclear (NSSS) en un solo recipiente, aumentando la capacidad calorífica e inercia térmica, la seguridad inherente, así como una operación y mantenimiento más simples.

La menor potencia de salida y mayor relación superficie-volumen de núcleos más pequeños aumenta la eficiencia de los sistemas de SEGURIDAD pasiva. Los sistemas de refrigeración pasivos permiten diseños más simplificados y una operación y mantenimiento optimizados.

Una MENOR CANTIDAD DE COMBUSTIBLE requiere menos protección y reduce la dosis radiactiva a trabajadores, el riesgo de accidente y las zonas de planificación de emergencia. Algunos SMR pueden estar ubicados más cerca de donde se necesita energía.

El tamaño más pequeño de los diseños SMR permite la adopción de más ambiciosos esquemas de MODULARIZACIÓN, así como nuevas técnicas de fabricación. Los distintos componentes se pueden fabricar, transportar e izar con mucha mayor facilidad que en los reactores convencionales.

Los SMR incorporan FLEXIBILIDAD con modos de seguimiento de carga mejorados incorporados en el diseño, así como a través de la optimización de operación de unidades de múltiples módulos. La flexibilidad también permite la producción combinada de calor y electricidad.

COMBUSTIBLE
Se espera que los LWR-SMR desarrollen ciclos de combustible compatibles con los actuales, con enriquecimientos por debajo del 5%. No se descarta que los SMR utilicen óxido mixto de uranio (MOX). Se esperan ciclos de operación más largos que en los LWR existentes.

Los microrreactores y SMR de IV Generación se espera que tengan periodos de operación entre recargas de combustible de hasta 20 años. Los reactores que funcionan con combustible triestructural-isotrópico (TRISO) o con sales fundidas pueden recargar sin dejar de funcionar.

Varios diseños están considerando el uso de combustible de uranio poco enriquecido (entre el 5 y el 19,75%) de alto rendimiento: HALEU.

Tabla con el ciclo de combustible de cada uno de los grupos de SMR.

ECONOMÍA
Los SMR están basados en la economía de producción en serie con varios factores clave de costes: simplificación del diseño, estandarización y modularización, maximizando al mismo tiempo la fabricación en fábrica y minimizando la construcción en el destino final.

La mayor integración del diseño ofrece nuevas oportunidades para la simplificación de los sistemas SMR. Algunos componentes activos, por ejemplo, bombas de refrigeración del reactor y sus sistemas auxiliares ya no son necesarios en los nuevos diseños, abaratando los costes.

La posibilidad de construir SMR bajo tierra y el uso de sistemas de aislamiento sísmico reduciría la necesidad de adaptar los diseños a la sismología local. La modularización simplifica la construcción y también baja los costes, como ocurre en la construcción naval y aeronáutica.

La construcción en fábrica también puede presentar beneficios adicionales, en particular en términos de aplicación de técnicas de fabricación avanzadas, como soldadura láser, lo que permitirá reducir costes y eliminar costosas inspecciones en servicio.

Los diseños SMR podrían presentar una opción de inversión atractiva en comparación con grandes LWR: menor desembolso de capital, menor riesgo, recuperación más rápida de la inversión, menor coste con la fabricación en serie, mayor flexibilidad y servicios auxiliares a la red.

APLICACIONES
Los SMR podrían apoyar la descarbonización de otros sectores energéticos, como la calefacción urbana, que requiere temperaturas de salida entre 80 y 200°C. Arabia Saudí también tiene interés en los SMR para cumplir sus necesidades de desalación del agua del mar.

Las temperaturas más altas proporcionadas por algunos SMR de IV Generación (450-850°C) puede servir para descarbonizar sectores industriales difíciles de sustituir hasta ahora, como refinado de petróleo, reformado con vapor para gas natural y producción de hidrógeno termoquímico.

Los SMR tienen características inherentes de seguimiento de carga que los hacen capaces de realizar una operación flexible en redes con una gran penetración de energías renovables variables, como eólica y solar fotovoltaica.

Los SMR se pueden implementar en áreas remotas y aisladas que no están conectadas a la red, en regiones con pequeñas redes eléctricas o en regiones con sitios adecuados limitados para grandes instalaciones nucleares.

En la Hoja de ruta de los SMR canadienses de 2018 se identificaron varias comunidades remotas fuera de la red e instalaciones mineras, donde los SMR podrían ser rentables como reemplazo de generadores diésel.

REFERENCIAS
📖 @OECD_NEA (2021). Small Modular Reactors: Challenges and Opportunities. oecd-nea.org/upload/docs/ap…
📖 @iaeaorg (2020). Advances in Small Modular Reactor Technology Developments. aris.iaea.org/Publications/S…