Durante más de una década, hemos escuchado que los reactores pequeños podrían ser una gran parte del futuro de la energía nuclear.

Debido a su tamaño, los reactores modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés) podrían resolver algunos de los principales desafíos de la energía nuclear tradicional, ya que las centrales serían más rápidas y económicas de construir, y más seguras de operar.

Ese futuro puede que se haya acercado un poco más. El pasado mes de enero, NuScale, con sede en Oregón (EE UU), alcanzó varios hitos importantes para sus SMR planificados, y recibió una aprobación final del Gobierno federal de EE UU para el diseño de su reactor. Otras empresas, como Kairos Power y GE Hitachi Nuclear Energy, también se dedican a los SMR comerciales, pero el reactor de NuScale es el primero en llegar a esta última etapa, superando uno de los obstáculos regulatorios finales antes de que la compañía pueda construir sus reactores en EE UU.

Los SMR, como los planificados por NuScale, podrían proporcionar energía cuando y donde se necesite en plantas fáciles de construir y gestionar. Esta tecnología podría ayudar a frenar el cambio climático, sustituyendo las centrales que funcionan con combustibles fósiles, incluido el carbón.

Aunque los SMR prometen acelerar los plazos de construcción de la energía nuclear, el camino hasta aquí ha estado lleno de retrasos y aumentos de los costes. El camino que le queda por recorrer a NuScale aún se extiende varios años hacia el futuro, revelando cuánta optimización queda por implementarse antes de que esta forma de energía nuclear pueda construirse de manera rápida y eficiente.

Volverse más pequeños

El SMR de NuScale genera electricidad mediante un proceso similar al que se usa en las centrales nucleares actuales: el reactor divide los átomos en un núcleo presurizado, emitiendo calor. Ese calor puede utilizarse para convertir el agua en vapor, que activa una turbina y genera electricidad. La mayor diferencia es el tamaño de los reactores.

En el pasado, las centrales nucleares han sido grandes infraestructuras, llamadas megaproyectos, de miles de millones de dólares. "Si superan los mil millones de dólares, las cosas tienden a fallar en un proyecto", indica Patrick White, director de proyectos de Nuclear Innovation Alliance, grupo de expertos centrado en la energía nuclear.

Por ejemplo, ahora se están construyendo en Georgia (EE UU) dos unidades adicionales a la ya existente central eléctrica Vogtle. Cada una de las dos unidades previstas tendrá una capacidad de más de 1.000 megavatios, suficiente para satisfacer a más de un millón de hogares. Se suponía que los reactores iban a empezar a funcionar en el año 2017, pero todavía no se han puesto en marcha, y el coste total del proyecto se ha duplicado a más de 30.000 millones de dólares (28.033 millones de euros) desde que comenzó la construcción hace una década.

Por el contrario, NuScale planea construir módulos de reactores con una capacidad de menos de 100 megavatios. Cuando estos módulos se combinen en las centrales eléctricas, sumarán varios cientos de megavatios, menos que una sola unidad en la planta de Vogtle. Las plantas de SMR con una capacidad de unos cientos de megavatios suministrarían la electricidad a cientos de miles de hogares, de manera similar a una central eléctrica de carbón de tamaño promedio en EE UU.

Mientras que la planta de Vogtle se encuentra en un sitio que cubre más de 1.215 hectáreas, el proyecto de SMR de NuScale necesitaría alrededor de 26 hectáreas de terreno.

Las instalaciones de energía nuclear más pequeñas podrían ser más fáciles de construir y ayudarían a reducir los costes mientras las empresas estandarizan los diseños de los reactores. "Ese es el beneficio: se convierte más en una rutina, en un proyecto estándar", destaca Jacopo Buongiorno, director del Centro de Sistemas Avanzados de Energía Nuclear del MIT.

Estos reactores también podrían ser más seguros, ya que los sistemas necesarios para mantenerlos fríos, así como los requeridos para apagarlos en caso de emergencia, podrían ser más simples.

Desenredando los trámites burocráticos

El problema con estos posibles beneficios es que, hasta ahora, en su mayoría son todavía potenciales. Se han puesto en marcha proyectos de demostración en algunas partes del mundo, siendo China el primer país en conectar un SMR a la red eléctrica en el año 2021. El mes pasado, GE Hitachi Nuclear Energy firmó contratos comerciales para una planta en Ontario (Canadá) que podría entrar en funcionamiento a mediados de la década de 2030. NuScale también está llevando a cabo sus proyectos en Rumania y Polonia.

Sin embargo, todavía no hay ningún SMR funcionando en EE UU, en parte debido al largo proceso regulatorio de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC, por sus siglas en inglés), la agencia federal independiente.

La energía nuclear es la única fuente de energía que tiene su propia agencia reguladora en EE UU. Esa supervisión adicional significa que ningún detalle pasa desapercibido, y puede llevar bastante tiempo poner en marcha los proyectos nucleares. "Se trata de proyectos grandes y complejos", asegura Kathryn Huff, subsecretaria de la oficina de energía nuclear del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés). El DOE ayuda a financiar los proyectos de SMR y apoya la investigación, pero no supervisa las regulaciones nucleares.

En 2008, NuScale comenzó a trabajar para obtener la aprobación regulatoria y presentó su solicitud oficial a la NRC en 2016. Así en 2020, cuando recibió la aprobación del diseño de su reactor cuatro años después, la compañía afirmó que el proceso regulatorio le había costado 500 millones de dólares (467 millones de euros), y que la empresa había proporcionado alrededor de 2 millones de páginas de documentos requeridos a la NRC.

Más de dos años después de finalizar los detalles y la aprobación de la agencia, la NRC publicó su decisión final sobre el diseño del reactor de NuScale en enero de 2023. El fallo final entró en vigor el 21 de febrero, y autoriza el diseño de NuScale para un módulo de reactor que genera 50 MW de electricidad.

Recibir esta decisión final para el diseño significa que NuScale solo tendría que obtener la aprobación para un lugar del reactor y completar las revisiones finales de seguridad antes de comenzar con la construcción. Así que, en teoría, NuScale ya ha superado los pasos regulatorios más difíciles para construir un reactor.

"Es un gran avance, y debería celebrarse como un hito", resalta Buongiorno. Sin embargo, el experto cree que minimizar lo que está por venir sería un error: "Nada es fácil ni rápido cuando se trata de la NRC".

Aunque existe un problema adicional: NuScale quiere modificar los módulos de su reactor. Mientras la compañía pasaba por el largo proceso regulatorio, los investigadores aún trabajaban en el diseño del reactor. Durante el proceso de presentación y planificación, la empresa descubrió que sus reactores podían alcanzar un mejor rendimiento.

"Descubrimos que en realidad podíamos producir más energía con el mismo reactor, exactamente del mismo tamaño", afirma José Reyes, cofundador y director de tecnología de NuScale. En vez de 50 MW, la empresa descubrió que cada módulo podía producir 77 MW.

Así que la compañía cambió de rumbo. Para su primera planta de generación eléctrica, que se construirá en el Laboratorio Nacional de Idaho (EE UU), NuScale planea unir seis de los reactores de mayor capacidad para que la capacidad de la central sea de 462 MW en total.

Esta mayor potencia requiere algunos ajustes, pero el diseño del módulo es en esencia el mismo. Aun así, eso significa que la compañía tenía que volver a presentar los planes actualizados a la NRC, lo que hizo en enero. Podrían pasar hasta dos años para que la agencia apruebe los planes modificados y que la empresa pueda pasar a la aprobación del sitio, según afirma Reyes.

Un largo camino por delante

En 2017, NuScale planeó que tendría su primera planta de energía en Idaho funcionando y generando electricidad para el año 2026. Ese plazo se ha retrasado hasta 2029.

Mientras tanto, los costes son más altos que cuando se inició el proceso regulatorio. En enero, NuScale anunció que el precio planificado de la electricidad del proyecto de la central de Idaho había subido, de 58 dólares (54 euros) a 89 dólares (83 euros) por megavatio-hora. Eso es más caro que la mayoría de las otras fuentes de electricidad actuales, incluidas la energía solar y eólica, así como la mayoría de las plantas de gas natural.

Los aumentos de precio serían aún mayores si no fuera por una inversión federal sustancial. El Departamento de Energía de EE UU ya ha aportado más de mil millones de dólares al proyecto; y la Ley de Reducción de la Inflación, aprobada el año pasado, incluye 30 dólares/MWh (unos 28 euros/MWh) en créditos para las plantas de energía nuclear.

Los costes han subido para muchos grandes proyectos de construcción, ya que la inflación ha afectado al precio del acero y de otros materiales de construcción, mientras que se han incrementado las tasas de interés. Pero las subidas también ilustran lo que a menudo sucede con los primeros proyectos de ingeniería de este tipo, según Buongiorno: las empresas pueden prometer resultados rápidos y energía barata, pero "estas unidades iniciales siempre estarán algo atrasadas, y un poco por encima del presupuesto".

Si continúan los aumentos de precio, existe la posibilidad de que los participantes se retiren del proyecto de NuScale, lo que podría suponer un peligro. En cuanto a los SMR en proceso, "no voy a creer que es real hasta que lo vea en funcionamiento", indica Buongiorno.

La verdadera promesa de los SMR solo se hará realidad cuando llegue el momento de construir el segundo, tercero, quinto y centésimo reactor, señala Huff del DOE; y tanto las empresas como los reguladores están aprendiendo cómo acelerar el proceso para llegar hasta ese punto. Pero los beneficios de los SMR son solo teóricos hasta que los reactores estén en marcha y suministrando electricidad sin necesidad de combustibles fósiles.

"Será real cuando los electrones lleguen a la red", concluye Huff.