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Qué son los reactores modulares pequeños (Small Modular Reactors)

Los reactores modulares pequeños (SMR) son reactores nucleares avanzados con una capacidad de potencia de hasta 300 MW(e) por unidad, lo que representa cerca de un tercio de la capacidad de generación de los reactores nucleares de potencia tradicionales. Los SMR, que pueden producir grandes cantidades de electricidad con bajas emisiones de carbono, son:

  • Pequeños: físicamente una fracción del tamaño de un reactor nuclear de potencia convencional.
  • Modulares: lo que permite que los sistemas y componentes se ensamblen en fábrica y se transporten como una sola unidad a un lugar para su instalación.
  • Reactores: que aprovechan la fisión nuclear para generar calor para producir energía.

Muchos beneficios de los SMR están intrínsecamente vinculados a la naturaleza de su diseño, es decir, a que son pequeños y modulares. Dado que ocupan menos espacio, los SMR pueden colocarse en lugares donde no podrían ubicarse centrales nucleares más grandes. Las unidades prefabricadas de SMR pueden fabricarse y luego enviarse e instalarse in situ. Gracias a ello, su construcción es más asequible que la de los grandes reactores de potencia, que suelen estar diseñados a medida para un lugar en particular, lo que a veces ocasiona retrasos en la construcción. Los SMR permiten ahorrar costos y tiempo de construcción y pueden desplegarse gradualmente para ir ajustándose a la demanda creciente de energía.

En zonas que carecen de suficientes líneas de transmisión y capacidad de red los SMR pueden instalarse en una red existente o en una ubicación remota sin conexión a la red, debido a su menor producción eléctrica, y proporcionar energía con bajas emisiones de carbono para la industria y la población. Esto es especialmente pertinente para los microrreactores, que son un subconjunto de los SMR diseñados para generar energía eléctrica en general hasta 10 MW(e). Los microrreactores ocupan menos espacio que otros SMR y serán más adecuados para regiones que no tienen acceso a energía limpia, fiable y asequible. Además, los microrreactores podrían servir de reserva de suministro de energía en situaciones de emergencia o reemplazar generadores de electricidad que a menudo funcionan con diésel, por ejemplo, en comunidades rurales o empresas alejadas.

En comparación con los reactores existentes, los diseños de SMR propuestos son, en general, más simples y el concepto de seguridad para esos reactores suele basarse más en sistemas pasivos y características de seguridad inherente del reactor, como una potencia y una presión de funcionamiento bajas. Esto significa que en esos casos no es necesaria la intervención de un ser humano ni de una potencia o fuerza externa para parar los sistemas, porque los sistemas pasivos dependen de fenómenos físicos, como la circulación natural, la convección, la gravedad y la autopresurización. Estos márgenes de seguridad reforzados, en algunos casos, eliminan o disminuyen considerablemente las posibilidades de que se produzcan emisiones peligrosas de radiactividad al medio ambiente y el público en caso de accidente.

Los SMR tienen pocas necesidades de combustible. Las centrales nucleares basadas en SMR pueden necesitar recargar combustible con menor frecuencia, cada 3 a 7 años, frente al intervalo de 1 a 2 años de las centrales convencionales. Algunos SMR están diseñados para funcionar durante un lapso de hasta 30 años sin recargar combustible.

¿Cuál es la situación de los SMR?

Instituciones públicas y privadas están participando activamente en los esfuerzos encaminados a hacer prosperar la tecnología de los SMR en esta década. Akademik Lomonosov de Rusia, la primera central nuclear flotante del mundo que comenzó a explotarse comercialmente en mayo de 2020, produce energía a partir de dos SMR de 35 MW(e). En la Argentina, el Canadá, China, Corea del Sur, los Estados Unidos de América y Rusia hay otros SMR en fase de construcción o de concesión de licencias.

Más de 70 diseños de SMR comerciales que se están desarrollando en todo el mundo apuntan a diversos resultados y diferentes aplicaciones, como la electricidad, sistemas energéticos híbridos, la calefacción, la desalación del agua y vapor para aplicaciones industriales. Si bien los SMR tienen un costo de capital inicial por unidad más bajo, su competitividad económica aún deberá demostrarse en la práctica cuando se hayan desplegado.

Los SMR y el desarrollo sostenible

Los SMR y las centrales nucleares ofrecen atributos únicos en lo que respecta a la eficiencia, la economía y la flexibilidad. Mientras que los reactores nucleares proporcionan fuentes de energía distribuibles —es decir, pueden ajustar la producción en función de la demanda de electricidad—, algunas energías renovables, como la eólica y la solar, son fuentes de energía variable y dependen del clima y la hora del día. Los SMR podrían combinarse con energías renovables e incrementar su eficiencia en un sistema energético híbrido. Estas características ubican a los SMR en un lugar importante del proceso de transición a una energía limpia y, al mismo tiempo, ayudan a los países a cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible(ODS) [1].

Los pequeños reactores nucleares modulares (SMR) podrían desempeñar un papel crucial en el cumplimiento de los objetivos del Acuerdo de París, según Wood Mackenzie.

La energía nuclear se encuentra en una encrucijada. Si bien algunos países siguen adelante con los planes de eliminación, otros, en particular China, están expandiendo rápidamente sus flotas de reactores. Wood Mackenzie estima que el mundo necesita 2 billones de dólares en inversiones de capital para construir nueva capacidad de energía para descarbonizar la generación de energía y mantener las temperaturas medias muy por debajo de los 2 grados centígrados. La energía nuclear podría ser clave en el movimiento global de descarbonización.

El director de Mercados y Transiciones de Asia Pacífico en Wood Mackenzie, Prakash Sharma, dijo: “En la actualidad hay propuestos más de 125 gigavatios (GW) de nueva capacidad nuclear a gran escala, siendo China el mayor contribuyente, representando un tercio de esta cartera. Para 2050, el país representará casi la mitad de la capacidad nuclear operativa mundial, que se espera que aumente un 88% a partir de 2020 para alcanzar 685 GW en un escenario de 2 grados Celsius».

La electrificación está aumentando en todos los sectores de la economía y es el pilar de la transición energética. Eso significa que la descarbonización de la generación de energía debe ser más rápida que el crecimiento de la demanda subyacente.

En un escenario con una demanda de energía rápida y un crecimiento de las energías renovables, las fuentes flexibles y distribuibles serán esenciales. Los SMR son una opción, junto con la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) y el hidrógeno. Por lo general, dentro del rango de 150 a 450 megavatios de electricidad (MWe) de tamaño, los SMR ofrecen una solución potencial a medida que se vuelven de menor costo, más rápidos y fáciles de construir, pueden ubicarse en muchas más ubicaciones y tienen características de seguridad mejoradas.

El costo nivelado de la electricidad (LCOE) para un nuevo SMR es actualmente de más de 120 dólares por megavatio-hora (MWh) para un mercado típico en Europa, Estados Unidos o Japón. Se compara bien con otras opciones de suministro flexible para energías renovables, como plantas de combustibles fósiles con CCS, bioenergía con CCS o combustión de hidrógeno. Los costos de SMR pueden caer por debajo de los US $ 80 / MWh en la década de 2030 con el apoyo del gobierno, la innovación tecnológica y las inversiones. China ha logrado reducciones de costos más rápidas en otras tecnologías y podría potencialmente repetir el éxito en SMR nuclear.

Muchos de los conceptos de SMR están siendo perseguidos por varios desarrolladores, cada uno de los cuales tendrá diseños diferentes. Los SMR pueden lograr reducciones de costos al producir reactores modulares en fábricas. Será necesario reducir la cantidad de conceptos listos para la implementación para que los proveedores puedan asegurar los pedidos, aumentar la producción y reducir los costos. Otras tecnologías energéticas que han estado en un viaje similar han logrado reducir los costos de manera significativa cuando la industria se ha fusionado en torno a una pequeña cantidad de conceptos tecnológicos.

El apoyo del gobierno a conceptos de diseño únicos en su tipo y arreglos de toma garantizada para proyectos en etapa inicial será fundamental para que la energía nuclear respalde la descarbonización total de la generación de energía.

Sharma dijo: “Los SMR pueden estar todavía en su infancia, pero su potencial es infinito. Pueden desempeñar un papel en la producción de hidrógeno con bajo contenido de carbono, que es una piedra angular de casi todos los escenarios de descarbonización profunda”.

Y concluye: “Utilizando nuestro modelo patentado de costo nivelado del hidrógeno, estimamos que si la energía de un SMR pudiera entregarse a $ 65 / MWh, y los electrolizadores emparejados pueden funcionar con factores de carga muy altos, el hidrógeno de producción nuclear podría competir con el hidrógeno verde” [2].

 [1] https://www.iaea.org/es/newscenter/news/que-son-los-reactores-modulares-pequenos-smr

[2] https://elperiodicodelaenergia.com/los-pequenos-reactores-nucleares-modulares-podrian-ser-claves-para-cumplir-los-objetivos-del-acuerdo-de-paris/

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