miniaturadeimagen|300x300px|Ilustración de un pequeño reactor nuclear modular de agua ligera (SMR) Los reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés) son una clase de pequeños reactores de fisión nuclear, diseñados para construirse en una fábrica, enviarse a sitios operativos para su instalación y luego usarse para alimentar edificios u otras instalaciones comerciales. El primer SMR comercial fue inventado por un equipo de científicos nucleares de la Universidad Estatal de Oregón (OSU) en 2007. Trabajando con el prototipo de OSU, NuScale Power desarrolló en 2022 el primer modelo funcional, disponible para el mercado estadounidense. El término SMR se refiere al tamaño, capacidad y construcción modular . El tipo de reactor y los procesos nucleares pueden variar. De los muchos diseños de SMR, el reactor de agua a presión (PWR) es el más común. Sin embargo, los diseños SMR propuestos recientemente incluyen: generación IV, reactores de neutrones térmicos, reactores de neutrones rápidos, sales fundidas y modelos de reactores refrigerados por gas.

Los pequeños reactores militares específicos se diseñaron por primera vez en la década de 1950 para impulsar submarinos y barcos con misiles balísticos ( portaaviones y rompehielos ) con propulsión nuclear. La potencia eléctrica de los reactores navales modernos se limita generalmente a menos de 165 MWe y se dedica a alimentar los turbohélices más que a suministrar electricidad comercial. Además, los reactores navales carecen de muchos más controles de seguridad debido a las limitaciones de espacio para las que fueron diseñados.

Los SMR comerciales pueden diseñarse para suministrar una potencia eléctrica tan baja como 5 MWe (eléctrica) o un máximo de 300 MWe por módulo. Los SMR también pueden diseñarse exclusivamente para la desalinización o la calefacción de las instalaciones en lugar de para la producción de electricidad.

Estos SMR se miden en megavatios térmicos MWt. Muchos diseños de SMR se basan en un sistema modular, que permite a los clientes simplemente añadir módulos para alcanzar la producción de megavatios (MWe) deseada. Algunos diseños de SMR, normalmente los que utilizan tecnologías de reactores de IV Generación, pretenden garantizar una ventaja económica adicional mediante mejoras en la eficiencia de generación eléctrica a partir de la generación de vapor a temperaturas mucho más elevadas. Idealmente, se espera que los reactores modulares reduzcan la construcción in situ, aumenten la eficiencia de la contención y afirmen que mejoran la seguridad.

Sin embargo, otros fabricantes de SMR afirman que la mayor seguridad debería venir de la aplicación de características de seguridad pasiva que funcionen sin intervención humana. La seguridad pasiva es un concepto que ya se aplica en algunos tipos de reactores nucleares convencionales. Los SMR también deberían contribuir a reducir los costes de personal de las centrales, ya que su funcionamiento es bastante sencillo, y se afirma que tienen la capacidad de eludir las barreras financieras y de seguridad que inhiben la construcción de reactores convencionales.

Hasta 2023, sólo China y Rusia han construido con éxito SMR operativos. El Departamento de Energía estadounidense había calculado que NuScale Power terminaría el primer SMR en Estados Unidos en torno a 2030, pero este acuerdo se ha frustrado después de que los clientes se echaran atrás por el aumento de los costes.https://www.science.org/content/article/deal-build-pint-size-nuclear-reactors-canceledHay más de 80 diseños de reactores modulares en desarrollo en 19 países. Rusia explota desde octubre de 2022 la central nuclear flotante Akademik Lomonosov, en el Lejano Oriente ruso (Pevek). La central flotante es la primera de este tipo en el mundo. El reactor modular de lecho de bolas de alta temperatura refrigerado por gas HTR-PM de China se conectó a la red en 2021.

Los SMR difieren en términos de dotación de personal, seguridad y tiempo de despliegue. Se afirma que los estudios del gobierno de EE. UU. para evaluar los riesgos asociados a los SMR han ralentizado el proceso de concesión de licencias. Una de las principales preocupaciones con respecto a los SMR y su gran número, necesaria para alcanzar una rentabilidad económica, es evitar la proliferación nuclear.

No debe confundirse el concepto de small reactors (reactores pequeños) con los small modular reactors (SMR). Ambos cumplen con el criterio de potencia de entre 10 MW y 300 MW, pero los SMR corresponden a diseños avanzados que incorporan sistemas de seguridad pasiva, posibilidad de fabricación modular y facilidades para el transporte y construcción en serie, lo que los diferencia de los reactores de menor escala desarrollados en décadas anteriores.

Antecedentes

Esperanza de mayor seguridad y reducción de costos Los factores económicos de escala hacen que los reactores nucleares tiendan a ser grandes, hasta tal punto que el propio tamaño se convierte en un factor limitante. El desastre de Chernóbil de 1986 y la catástrofe nuclear de Fukushima de 2011 supusieron un duro revés para la industria nuclear, con la suspensión del desarrollo en todo el mundo, la reducción de la financiación y el cierre de centrales nucleares.

En respuesta, los investigadores de la Universidad Estatal de Oregón introdujeron una nueva estrategia para construir reactores más pequeños, que se esperaba fueran más rápidos de fabricar, más seguros de manejar y funcionaran a un coste reducido por reactor. A pesar de la pérdida de ventajas de escala y de una potencia considerablemente menor, se esperaba que la financiación fuera más fácil gracias a la introducción de la construcción modular y de proyectos con plazos previstos más cortos. La propuesta genérica de SMR consiste en cambiar las economías de escala unitarias por las economías de producción masiva unitaria. En asociación con la OSU, NuScale Power fue la primera en aplicar esta estrategia de fabricación a partir de 2006

Sus defensores afirman que los SMR serían menos costosos debido al uso de módulos estandarizados que podrían producirse industrialmente fuera de las instalaciones en una fábrica especializada.Sin embargo, los SMR también presentan desventajas económicas. Varios estudios sugieren que los costes globales de los SMR son comparables a los de los grandes reactores convencionales. Además, se ha publicado muy poca información sobre el transporte de los módulos SMR. Los críticos afirman que la construcción modular sólo será rentable para un elevado número del mismo tipo de SMR, dados los costes todavía elevados de cada SMR. Así pues, se necesita una elevada cuota de mercado para obtener pedidos suficientes.

Contribución a las trayectorias de emisiones netas cero En su camino global para alcanzar las emisiones netas cero en 2050, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) considera que la potencia nuclear mundial debería multiplicarse por dos entre 2020 y 2050.Antonio Vaya Soler, experto de la Agencia para la Energía Nuclear (AEN), también reconoce que si bien las energías renovables son un componente esencial para luchar contra el calentamiento global, no serán suficientes para alcanzar los objetivos de emisiones netas cero de CO2. Para alcanzar los objetivos, la capacidad de la energía nuclear debería al menos duplicarse con respecto al nivel actual para ser coherente con la senda de cero emisiones netas.

BASE, la Oficina Federal Alemana para la Seguridad de la Gestión de Residuos Nucleares, estima que para producir la misma energía eléctrica que los aproximadamente 400 grandes reactores nucleares que funcionan actualmente en el mundo, sería necesario construir entre varios miles y decenas de miles de SMR.

Así pues, deberían desplegarse rápida y masivamente en todo el mundo varias flotas de reactores SMR exactamente del mismo tipo, y fabricados industrialmente en grandes series mediante producción en fábrica, para suministrar una potencia suficiente que contribuya significativamente a las emisiones netas cero de CO2. La Agencia para la Energía Nuclear (AEN) ha lanzado en la COP 28 una nueva iniciativa "Acelerar los SMR para el Cero Neto" para fomentar la colaboración entre organizaciones de investigación, la industria nuclear, las autoridades de seguridad y los gobiernos, con el fin de reducir rápidamente las emisiones de carbono para alcanzar los objetivos de cero emisiones netas necesarios antes de 2050 para limitar el aumento de la temperatura global de la superficie de la Tierra.

En febrero de 2024, la Comisión Europea reconoció la tecnología SMR como una contribución importante a la descarbonización como parte del Acuerdo Verde de la UE.

Retos futuros Los defensores afirman que la energía nuclear con tecnología probada puede ser más segura; la industria nuclear sostiene que su menor tamaño hará que los SMR sean aún más seguros que las centrales convencionales de mayor tamaño. Los críticos afirman que muchos más reactores nucleares pequeños suponen un mayor riesgo, ya que requieren más transporte de combustible nuclear y también aumentan la producción de residuos radiactivos.Los SMR requieren nuevos diseños con nueva tecnología, cuya seguridad aún no se ha demostrado.

Hasta 2020, no se había puesto en servicio ningún SMR verdaderamente modular para uso comercial. En mayo de 2020 se presentó el primer prototipo de central nuclear flotante con dos reactores de 30 MW e, del tipo KLT-40. Los reactores comenzaron a funcionar en Pevek, Rusia. Akademik Lomonosov-1, Power Reactor Information System (PRIS), International Atomic Energy Agency, 2020-09-13. Este concepto se basa en el diseño de los rompehielos nucleares. Está previsto que el primer reactor de demostración comercial terrestre ACP100 (Linglong One) de 125 MWe comience a funcionar en China a finales de 2026. Installation of containment starts at Chinese SMR. WNN, 25 Oct 2021

Para hacer frente a los objetivos de emisiones netas de CO2 nulas para 2050 sin perder tiempo, es fundamental un despliegue rápido y masivo de un gran número de SMR (de varios miles a decenas de miles de unidades), lo que representa un reto sin precedentes para la industria nuclear, las autoridades responsables de la seguridad y la sociedad civil (aceptación por parte del público, los políticos y los gobiernos de los países más grandes), en el breve plazo de tiempo considerado.

Diseños miniaturadeimagen|Se requiere una cadena de fisión nuclear para generar energía nuclear . Los SMR se prevén en múltiples diseños. Algunos son versiones simplificadas de los reactores actuales, otros implican tecnologías completamente nuevas. INEA, NEA, IEA. "Innovative Nuclear Reactor Development: Opportunities for International Co-operation", OECD Nuclear Energy Agency Todos los SMR propuestos utilizan fisión nuclear con diseños que incluyen reactores de neutrones térmicos y reactores de neutrones rápidos. El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) mantiene la base de datos Advanced Reactors Information System (ARIS), que recopila información técnica detallada sobre los diferentes diseños de SMR en desarrollo y operación a nivel mundial.

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

Reactores rápidos Los reactores rápidos no utilizan moderadores. En cambio, dependen del combustible para absorber los neutrones rápidos. Por lo general, esto significa cambiar la disposición del combustible dentro del núcleo o utilizar combustibles diferentes. Por ejemplo, es más probable que el absorba un neutrón rápido que el .