SMR’s: Reactores Modulares Pequeños

Para el año 2050, mis proyecciones teóricas predicen, en el escenario más recatado, que necesitaremos 8.500 MW (mega watts) de capacidad instalada para producir la electricidad para cubrir la demanda de Costa Rica en ese año. Necesitaremos adicionar cerca de 5.000 MW a los 3.630 MW que tenemos ahora para satisfacer esa demanda. Al menos la mitad de esos 5.000 MW la deberíamos de estar produciendo con energía nuclear de SMR’s, energía limpia de reactores modulares pequeños, y la cantidad restante con las fuentes convencionales y fuentes renovables.

Los reactores modulares pequeños, conocidos por sus siglas en inglés SMR (Small Modular Reactors), son una nueva generación de reactores nucleares de fisión con una capacidad de hasta 300 MW con la tecnología actual -creo que pronto su capacidad se aumentará en mucho-, lo que representa cerca de un tercio de la capacidad de generación de los grandes reactores nucleares de potencia tradicionales, que suelen rondar entre 1.000 y 1.400 MW. Funcionan bajo el mismo principio físico que una central nuclear convencional. La fisión de átomos de combustible nuclear genera calor, ese calor produce vapor y el vapor mueve una turbina mecánicamente unida a un generador que produce electricidad.

La diferencia entre un SMR y una central nuclear convencional no es tecnológica en el sentido de la física involucrada, sino de escala y de método constructivo. Mientras una gran central se diseña a la medida para un emplazamiento específico, con obras civiles masivas que pueden tardar una década o más, los SMR’s se conciben para fabricarse en gran parte dentro de una fábrica y luego trasladarse ya ensamblados, o casi, hasta el sitio donde operarán.

Justamente de ahí proviene el nombre de modulares; no se refiere a que el reactor esté hecho de piezas sueltas cualquiera, sino a que cada unidad es un módulo estandarizado que se produce en serie, como ocurre en una línea industrial, y que puede combinarse con otros módulos idénticos en la misma planta para ir sumando capacidad de generación a medida que crece la demanda. Básicamente la tecnología tiende a fabricar los SMR’s como se fabrican vehículos o camiones.

Esta nueva tendencia de producción agrega varias ventajas:

• Producción en ambiente controlado: la fabricación de los nuevos SMR's se realiza en plantas con ambiente controlado, que no se ve afectado por el clima ni por las condiciones del entorno.
• Garantía de materias primas: las materias primas para la producción están garantizadas y son entregables a la planta a tiempo, reduciendo el riesgo de desabastecimiento.
• Disponibilidad de mano de obra especializada: la mano de obra muy especializada -por ejemplo soldadores de altísima calidad- no es abundante en las zonas donde operarán los SMR's, mientras que en la planta todos los procesos y la mano de obra necesaria están garantizados y son estrictamente vigilados.
• Reducción de costos por producción masiva: la producción más masiva baja sensiblemente los costos finales de cada SMR.
• Mayor control de calidad: al fabricarse en planta bajo condiciones estandarizadas, es más fácil aplicar controles de calidad consistentes y trazabilidad a cada componente, reduciendo defectos en comparación con la construcción in situ.
• Tiempos de construcción más cortos: la fabricación en serie, en paralelo con la preparación del sitio donde se instalará, reduce significativamente el cronograma total del proyecto, en comparación con reactores tradicionales construidos completamente en sitio.
• Menor riesgo financiero: al reducir los tiempos y estandarizar procesos, se disminuye la exposición a sobrecostos y retrasos, un problema históricamente grave en los grandes proyectos nucleares.
• Facilidad de transporte y logística: los módulos se diseñan considerando las restricciones y dimensiones de transporte y logística global (carretera, ferrocarril, barco), lo que permite entregarlos ya ensamblados o casi terminados al sitio final.

Como los SMR’s son unidades de producción de energía eléctrica independientes, resultan altamente convenientes para las redes eléctricas de un país por varias razones:

1. Distribución geográfica y resiliencia

• Generación distribuida real: al ser pequeños, típicamente entre 50 y 300 MW frente a los 1.000 o más MW de una central convencional, los SMR’s pueden ubicarse cerca de los centros de consumo como ciudades medianas, polos industriales, minas, desalinizadoras, en lugar de concentrarse en macro centrales.
• Menor dependencia de líneas de transmisión largas: al generar más cerca de la carga, se reducen las pérdidas por transmisión, que pueden ser del 2–4% en líneas largas y se evita la necesidad de construir o reforzar corredores de alta tensión de cientos de kilómetros.
• Redundancia: si un SMR sale de servicio por mantenimiento o falla, la pérdida de capacidad es una fracción pequeña del sistema total, a diferencia de una planta gigante cuya salida puede desestabilizar toda la red.
• Menor riesgo sistémico ante eventos climáticos: huracanes, inundaciones o sequías (que afectan el agua de refrigeración) podrían dañar una instalación puntual pero no a toda la red.
• Menor vulnerabilidad estratégica/militar: al no haber blancos únicos de alto valor, un ataque o sabotaje a una unidad no colapsa la red nacional, y la reconstrucción de una unidad dañada es más rápida y barata que la de una central grande.

2. Costos e infraestructura

• Reutilización de infraestructura existente: muchos SMR’s pueden instalarse en emplazamientos cercanos a las líneas de alta tensión existentes, aprovechando la conexión cercana a la red.
• Menor capital inicial por proyecto: aunque el costo por MW instalado puede ser mayor, el desembolso total por unidad es mucho menor, lo que reduce el riesgo financiero y facilita el financiamiento escalonado.
• Fabricación en serie: al construirse en fábricas y transportarse modulares, se busca reducir sobrecostos y retrasos típicos de los grandes proyectos nucleares y tener ahorros en fábrica por eficiencia.
• Escalabilidad incremental: se puede añadir capacidad módulo por módulo según crece la demanda, evitando sobredimensionar la inversión.

3. Complemento a renovables y seguridad energética

• Generación firme/despachable: compensa la intermitencia solar y eólica sin depender de combustibles fósiles, ayudando a la red a mantener frecuencia y voltaje estables.
• Capacidad de "black start" y operación en isla (microrredes): por ser unidades independientes permiten reiniciar una zona de la red tras un apagón general o funcionar de forma aislada.
• Menor huella de agua: en varios diseños (refrigeración pasiva o por aire), la necesidad de uso de agua es mucho menor, muy útil en zonas con estrés hídrico.
• Uso de calor residual: los SMR’s -en realidad todos los reactores nucleares- producen electricidad y calor al mismo tiempo, por lo que el uso del calor residual para calefacción urbana, procesos industriales o desalinización resulta ventajoso, algo más difícil de aprovechar con centrales lejanas.
• Reducción de importaciones de combustibles fósiles: mejora la balanza comercial y la seguridad energética nacional.
• Menor tiempo de construcción: gracias al modularidad, acelera la respuesta a necesidades de capacidad para cubrir la demanda energética.

Respecto al combustible, la mayoría de los diseños en desarrollo —el reactor de agua a presión (PWR) es el más habitual— utilizan uranio 235 enriquecido entre el 3.5 y 5% de forma similar a las centrales tradicionales, aunque también existen variantes de generación IV que exploran neutrones rápidos, sales fundidas o refrigeración por gas con grafito como moderador, como el HTR-PM chino, que emplea helio como refrigerante. Una ventaja asociada al combustible es que los SMR’s necesitan recargar combustible en periodos de entre 3 y 7 años, frente a los intervalos de 1 o 2 años de las mega centrales convencionales, lo que reduce la frecuencia de las paradas operativas y consecuentemente aumenta su factor de planta (las horas de operación por año).

En cuanto al espacio físico, aquí radica una de sus mayores ventajas pues al ser más simples pueden construirse en instalaciones controladas de un par de hectáreas, porque su huella es notablemente menor que la de una central convencional, lo que permite instalarlos en terrenos donde antes era inviable levantar infraestructura nuclear, como sitios industriales reconvertidos, tajos de piedra abandonados, haciendas y recientemente Rusia inauguró la planta flotante Akademik Lomonosov, que opera desde mayo de 2020 con dos unidades de 35 MW cada una.

Los edificios que albergan los SMR’s también rompen con la imagen clásica de las gigantescas cúpulas de las grandes centrales nucleares, pues se trata de estructuras compactas y modulares, con arquitectura moderna que más parece un edificio corporativo que una central nuclear. Algunas partes de estos reactores modulares son semienterradas o de menor altura, diseñadas para integrar sistemas de seguridad pasiva que permiten que el reactor se enfríe por sí solo ante una falla, sin necesidad de intervención humana ni de electricidad externa, reduciendo así la complejidad y el tamaño de los sistemas de respaldo que antes exigían edificios auxiliares enormes.

Estados Unidos encabeza el desarrollo mundial con 28 anuncios de emplazamientos para SMR’s, seguido por Canadá y el Reino Unido, con nueve y siete respectivamente; también aparecen Rusia con cinco, y China, Finlandia, Francia y Polonia con cuatro cada uno. También figuran en distintas etapas de desarrollo o construcción Corea del Sur, Rumanía.

La República Checa firmará la próxima semana un acuerdo con Rolls-Royce SMR para preparar la construcción de SMR’s en Dětmarovice, en la región de Karviná, y en Tušimice, en la región de Chomutov. Con ello dará continuidad a los trabajos ya iniciados para el primer reactor de este tipo en Temelín.

La empresa energética ČEZ -que posee aproximadamente una participación del 20 % de Rolls-Royce SMR- tiene previsto construir hasta tres gigavatios de capacidad con SMR’s en Chequia. Según ČEZ, el primer reactor checo debería construirse en el complejo de Temelín durante la primera mitad de la década de 2030. Sin embargo, el primer reactor en el que ambas empresas colaborarán será desarrollado en el emplazamiento de Wylfa, en el Reino Unido.

En América Latina, Argentina desarrolla desde hace años su propio diseño, el CAREM, a través de la Comisión Nacional de Energía Atómica, aunque el proyecto ha sufrido demoras significativas.

En Brasil, la petrolera estatal Petrobras planea instalar un SMR de unos 300 MW en una refinaría de Río de Janeiro, con miras a usar la tecnología también en plataformas de exploración petroleras y buques, y ya mantiene reuniones con la Autoridad Nacional de Seguridad Nuclear sobre el marco regulatorio.

Colombia aprobó un marco legal para explorar proyectos nucleares y analiza la instalación de un reactor modular de 300 MW hacia 2035. Además, Colombia participó junto a otros nueve países de la región, incluidos Brasil, Argentina, Perú, Ecuador y El Salvador, en la Escuela Latinoamericana de SMR’s organizada por la CNEA argentina y el OIEA en Buenos Aires en agosto de 2025, presentando su estatus actual en desarrollo de SMR’s, avances regulatorios y planificación energética. Colombia está en etapa de construcción de marco legal y capacitación técnica, sin proyecto físico en marcha todavía.

En México el programa institucional del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) para 2026-2030 incluye estudios de SMR’s para generación eléctrica, cogeneración industrial y desalinización de agua de mar utilizando el calor residual, particularmente para regiones con estrés hídrico como la península de Baja California. El ININ ha presentado previamente ideas para una planta con tres reactores compartiendo una corriente de agua de mar para enfriamiento y desalinización, que podría producir 140,000 m³ de agua potable al día además de 840 MW. Sin embargo, no hay decisión política para este programa todavía.

A inicios del siglo XX, muchas personas en el mundo temían dejar entrar la electricidad a sus hogares porque la consideraban una fuerza misteriosa capaz de provocar incendios, electrocuciones o males invisibles, un miedo alimentado más por el desconocimiento y la ignorancia que por evidencia técnica. Hoy, esa misma electricidad ilumina cada rincón de nuestras vidas sin que nadie lo cuestione. Algo similar ocurre en Costa Rica con la energía nuclear. El temor de buena parte de los tomadores de decisión no responde tanto a un análisis riguroso de los riesgos y beneficios, sino a prejuicios y a la falta de información actualizada sobre la tecnología nuclear moderna.

Así como nuestros antepasados supieron superar el recelo inicial hacia la electricidad para convertirla en pilar del desarrollo, tal vez ha llegado el momento de abrir un debate nacional basado en evidencia científica, análisis técnico y una visión estratégica del futuro energético del país.

Eugenio G. Araya

Físico

American Nuclear Society Member

TEDx Speaker