Se espera que la demanda mundial de energía aumente drásticamente en los próximos años. Durante décadas, los expertos han sugerido estimaciones de que 2050 podría requerir el doble o el triple de la generación de energía que producimos hoy. Pero ¿qué cerrará la brecha para satisfacer estas necesidades? Incluso si dependiéramos exclusivamente de la energía eólica y solar para obtener energía descarbonizada, todavía habría desafíos con el almacenamiento y la transmisión. Ciertos casos de uso también requerirían una energía de carga base estable y constante y no pueden depender de fuentes intermitentes como la eólica y la solar. 

La energía nuclear desempeña un papel importante para alcanzar los objetivos de cero emisiones netas y proporcionar a los clientes formas de generar energía in situ; sin embargo, existen desafíos conocidos. La popularidad de la energía nuclear fluctúa y sus oponentes citan altos gastos de capital, producción de desechos peligrosos y plazos de almacenamiento y concesión de licencias.  

Los desarrolladores de microrreactores, reactores modulares pequeños (SMR) y nucleares avanzados están creando soluciones que superan muchos de los desafíos tradicionales de la energía nuclear.  

Oportunidades y desafíos para el desarrollo de reactores modulares pequeños 

Los pequeños reactores y microrreactores modulares ofrecen varias ventajas en comparación con las centrales nucleares tradicionales. Estas ventajas incluyen huellas territoriales más pequeñas, mecanismos de seguridad mejorados, costos más bajos y plazos de entrega más cortos. Los costos de los SMR varían, pero las estimaciones sugieren que, dependiendo del tamaño, los reactores más pequeños pueden costar entre 50 millones de dólares para los microrreactores y 3 mil millones de dólares para unidades más grandes.  

Las salidas de los microrreactores pueden oscilar entre 1 y 20 MW y los SMR pueden oscilar entre 60 y 300 MW. Los reactores Gen III utilizan tecnología de agua ligera a presión que se utiliza en plantas tradicionales pero a una escala ligeramente menor. Estos proyectos utilizan agua como refrigerante y combustibles LEU que pueden estar disponibles en la mayoría de los países. Las estimaciones sugieren que los costos de CAPEX para estos reactores pueden ser de hasta $5,000/kW con un costo nivelado de electricidad (LCOE) que oscila entre $80 y $90/MW. A modo de comparación, la construcción de la energía eólica marina cuesta entre $ 3,000 y $ 5,000 por kW, y la energía solar a escala de servicios públicos cuesta entre $ 700 y $ 1,500 por kW en los EE. UU. (Statista).  

Si bien los costos de algunos reactores son altos, los innovadores buscan reducir costos mediante el desarrollo de nuevos diseños y tecnologías de reactores que utilizan diversos refrigerantes y tipos de combustible para los reactores Gen IV. Los costos de estos reactores varían, pero algunos sugieren que se pueden reducir a $2,500/kW para los costos iniciales de CAPEX y costos LCOE alrededor de $35/MW si se ampliaran.  

A pesar del atractivo de estas tecnologías, existen numerosos obstáculos que deben superarse para que los SMR tengan éxito. Uno de los reveses más visibles para la industria puede verse en el seguimiento NuScaleNuScale inicialmente había cotizado costos cercanos a $58/MW a los clientes, pero luego tuvo que revisar sus estimaciones a $89/MW. El aumento de los costes se debe al aumento de los costes de los materiales; en particular, los costes de cosas como el hormigón armado han aumentado considerablemente. Esto llevó a la interrupción muy pública del Proyecto de Energía Libre de Carbono (CFPP). Sin embargo, NuScale continuará desarrollando proyectos en Europa del Este y otros lugares y desarrollando aprendizajes.  

Hay varios proyectos en marcha en Europa, Canadá y Estados Unidos, pero actualmente solo un SMR está conectado a la red en China. Uno de los mayores desafíos que los SMR deben superar antes de comercializarse implica obtener la licencia para estos nuevos diseños de reactores. Si bien, en teoría, los reactores Gen III que se parecen a los reactores tradicionales deberían poder obtener licencia más rápido, todavía tenemos que ver que un diseño SMR obtenga licencia en Canadá o EE. UU.  

Escalamiento nuclear  

 A pesar de estos reveses, existe un panorama próspero de innovadores que desarrollan nuevas tecnologías nucleares. Esto se debe a que la energía nuclear sigue siendo una de las mejores soluciones para proporcionar energía de carga base libre de carbono. Los menores costos operativos harán que la energía nuclear sea atractiva a largo plazo. Si los SMR logran reducir considerablemente el CAPEX, desempeñarán un papel importante en el futuro de las tecnologías nucleares.  

Esto es especialmente cierto cuando las tecnologías nucleares buscan abordar ciertas aplicaciones que requieren mucho calor. Muchos procesos industriales, como la producción de acero verde y de hidrógeno verde, requieren calor industrial. Si las tecnologías nucleares pueden proporcionar vías para descarbonizar estas industrias, podrán acceder a mercados que la energía nuclear tradicional no pudo acceder anteriormente. Por ejemplo, X-Energía is asociarse con Dow Chemical para utilizar su reactor refrigerado por gas de alta temperatura para descarbonizar la fabricación de productos químicos en su sitio industrial Seadrift en Texas.

Además, los SMR pueden desempeñar un papel fundamental en el soporte de centros de datos, sitios de desalinización y centros de calefacción urbana. También se pueden utilizar para reutilizar sitios de carbón existentes y producir vapor limpio para alimentar los centros.  

Innovación en Pequeños Reactores Modulares y Microrreactores 

1. Reactores rápidos refrigerados por metal líquido. Estos operan a temperaturas más altas y presiones más bajas y utilizan tecnología de neutrones rápidos; muchos usan sodio como refrigerante (p. ej., Tecnología de limpieza de arco)  
    

1. Reactores de sales fundidas. Las sales fundidas de fluoruro o cloruro se utilizan como refrigerantes y producen residuos radiactivos de vida más corta que otros reactores (p. ej., Energia terrestre, Energía Moltexy Poder central)  
    
2. Reactores refrigerados por gas de alta temperatura. El flujo de gas permite una mayor generación de electricidad y características de seguridad mejoradas (por ejemplo, X-Energía y Corporación Nuclear Ultra Segura.   

Mirando hacia el futuro 

Dado que la concesión de licencias para tecnologías sigue siendo un paso fundamental para incorporar nueva energía nuclear a la red, las primeras empresas que obtengan licencias en Estados Unidos y Canadá serán muy reveladoras a la hora de establecer una tendencia sobre qué tipos de tecnologías pueden expandirse y comercializarse.  

Además, los desafíos para asegurar los combustibles HALEU necesarios para muchos SMR pueden impedir el crecimiento y el desarrollo, como se ve con los retrasos para TerraPoderLa primera planta en Wyoming.  

Como a las empresas les gusta Poder de Kairos, X-Energía y Nanonucleares trabajar en el desarrollo de las cadenas de suministro de combustibles HALEU, otras empresas como Energía Moltex Los países que desarrollan reactores avanzados que utilizan combustible gastado o combustibles de UPE también pueden tener éxito aprovechando los combustibles disponibles.  

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• Fuente: https://www.cleantech.com/will-small-modular-reactors-surpass-regulatory-and-supply-chain-hurdles-to-fill-the-need-for-stable-baseload-power/