En nuestro análisis del 27 de junio de 2025 hablamos de las centrales nucleares de gran tamaño (las Nuclear Power Plant, NPP) y prometimos profundizar en el tema de los Small Modular Reactor (SMR) y, en particular, de los microrreactores. Y eso es precisamente lo que nos proponemos hacer a continuación, examinando algunos de los proyectos más prometedores y avanzados que se están llevando a cabo.
Para empezar, debemos introducir algunos conceptos técnicos que nos permitirán comprender mejor cada proyecto y apreciar las ventajas y los beneficios de los microrreactores. Sabemos que el criterio de clasificación por excelencia es la cantidad de energía producida en un año: los SMR son aquellos reactores que tienen una potencia de hasta 300 MWe anuales, mientras que los microrreactores, que son una subcategoría, alcanzan un máximo de 20 MWe. Y aquí nos encontramos con la primera definición técnica: los MWe, o megavatios eléctricos, miden la capacidad de producción eléctrica (en MW, obviamente) de una planta y no deben confundirse con los megavatios térmicos (MWt), que miden la energía térmica (también medida en MW) que se introduce en una planta de producción de energía eléctrica; para simplificar, la primera mide la producción, la segunda el consumo.
Otra característica técnica de fundamental importancia es la tecnología con la que se produce la electricidad (o el calor). Los microrreactores utilizan básicamente dos en sus variantes o integraciones: el ciclo de Brayton y el de Rankine.
El ciclo de Brayton es un ciclo termodinámico utilizado para convertir el calor en trabajo mecánico que puede utilizarse para accionar una turbina u otros dispositivos que utilizan la energía térmica para producir trabajo útil, como por ejemplo energía eléctrica.
El ciclo de Rankine es un ciclo térmico utilizado para generar vapor de agua a alta presión a partir de agua a baja temperatura. Puede realizarse en circuitos abiertos o cerrados, siendo los primeros más comunes para aplicaciones industriales. En este proceso, el fluido térmico (HTF), por ejemplo el agua, se calienta quemando combustible para producir vapor a alta presión y luego se enfría mediante expansión en un condensador. Cuando se realiza el ciclo Rankine en un circuito abierto, se necesita un condensador, ya que de lo contrario se crearía una presión tal que el sistema implosionaría debido a su propio peso.
La principal diferencia entre el ciclo Brayton y el ciclo Rankine radica en que el primero funciona íntegramente con gases que se introducen en su interior, mientras que el segundo utiliza un líquido (o directamente vapor) como uno de sus fluidos de trabajo. En el ciclo Brayton, el aire se comprime, se calienta mediante un quemador de combustible y luego se expande a través de una turbina para producir trabajo mecánico que alimenta el compresor, mientras que en el ciclo Rankine, el agua se calienta para formar vapor, que se expande a través de una turbina para producir trabajo mecánico que hace funcionar un generador eléctrico.
Tabla 1. Diferencias entre el ciclo Brayton y el ciclo Rankine.
La conversión de la potencia de los microreactores en electricidad se basa, en la mayoría de los proyectos, en el ciclo Brayton, que utiliza un intercambiador de calor intermedio. Cabe destacar que, en algunos proyectos de microreactores, el transporte de calor desde el núcleo hasta el intercambiador de calor intermedio se realiza mediante tubos, lo que supone una gran diferencia con respecto a las centrales nucleares actuales.
Ambas tecnologías presentan, obviamente, el problema de la refrigeración. La elección del refrigerante es fundamental, ya que influye en la eliminación del calor, que, si no se controla adecuadamente, representa un factor crítico. Las principales características de un refrigerante deberían ser:
• alta capacidad térmica volumétrica,
• ausencia de cambios de fase en condiciones normales y accidentales (a menos que se desee la ebullición del agua para un ciclo Rankine directo),
• baja absorción de neutrones,
• presión posiblemente baja a temperaturas operativas,
• activación limitada en presencia de neutrones,
• compatibilidad química con los materiales del núcleo y estructurales,
• buena conductividad térmica.
Los refrigerantes más adecuados para capturar estas características son las sales fundidas, el sodio y los refrigerantes a base de plomo.
Las sales fundidas presentan las ventajas del enfriamiento por convección natural, para alcanzar una elevada diferencia de temperatura en las regiones del núcleo, y de las elevadas capacidades térmicas volumétricas. Sin embargo, la predisposición a la corrosión y el alto punto de fusión son los principales problemas.
Las ventajas del sodio son el alto nivel de conocimiento técnico existente, el bajo punto de fusión, la posibilidad de alcanzar una elevada diferencia de temperatura en las regiones del núcleo y la posibilidad de utilizar bombas electromagnéticas o refrigeración por circulación natural para reducir el volumen en el reactor. Sin embargo, las complicaciones que presenta el sodio son la limitada posibilidad de regular el caudal para mejorar la circulación natural y su reactividad química con el agua y el aire.
Las ventajas de los refrigerantes a base de plomo son la refrigeración por convección natural, la posibilidad de aumentar las áreas de flujo, la elevada inercia térmica debido al alto punto de ebullición y la elevada capacidad térmica volumétrica. En cuanto a las desventajas, cabe destacar el alto punto de fusión, la corrosión y la producción de compuestos volátiles de polonio.
Y, por último, el combustible. Las centrales nucleares suelen funcionar con barras de uranio y generan electricidad utilizando agua ligera (LWR). En Estados Unidos, las centrales nucleares generan electricidad utilizando combustible de uranio poco enriquecido (LEU). El uranio poco enriquecido tiene un contenido de uranio-235 superior al 0,7 % e inferior al 20 %. Los reactores LWR actuales utilizan LEU con niveles de uranio-235 inferiores al 5 %. Actualmente se están diseñando algunos reactores avanzados para utilizar LEU con niveles de uranio-235 entre el 5 % y el 20 %. El combustible producido a partir de uranio-235 enriquecido a niveles entre el 5 % y el 20 % se denomina combustible HALEU y puede mejorar el uso del combustible y favorecer una mejor economía general de la planta. El combustible HALEU previsto para los microrreactores suele estar encapsulado en formas metálicas o cerámicas y es un combustible de nueva generación con partículas isotrópicas de triple estructura (TRISO).
Con el desarrollo de la tecnología de reactores avanzados, tanto los reactores de potencia de nueva construcción como los que ya están en funcionamiento necesitarán combustible HALEU. La infraestructura del ciclo del combustible nuclear de los Estados Unidos aún no se ha adaptado para suministrar nuevas fuentes de HALEU y envases homologados que permitan su transporte. Cabe suponer que el suministro comercial no se materializará hasta que se forme un mercado de microrreactores. El combustible nuclear conlleva el problema de la eliminación (en realidad, el confinamiento y, por tanto, el almacenamiento) de los residuos (o escorias). Aparte de la solución de los reactores autofértiles, de los que hablaremos en un próximo artículo, los microrreactores requieren barreras más sencillas y económicas que los reactores de gran tamaño. Esta ventaja se debe principalmente al menor término fuente, a la baja presión del sistema en condiciones normales y a la menor probabilidad de reacciones químicas. En cuanto a la configuración con sales fundidas como refrigerante, se produce la disolución del combustible en la sal. Por un lado, las ventajas se deben al fuerte coeficiente de temperatura negativo, al alto grado de combustión y a la alta relación de conversión (si se realiza una limpieza continua del combustible) y a la posibilidad de obtener un mecanismo de parada redundante relacionado con la eliminación del combustible en tanques subcríticos.
Por otro lado, dado que la tecnología aún no está completamente madura, podría estar expuesta a la pérdida de refrigerante, lo que a su vez provocaría la pérdida de combustible activo. Además, la inversión inicial y la construcción de un sistema integrado con depuración química de la sal son considerables. Podrían surgir problemas relacionados con la falta de un edificio de contención, como se prevé normalmente para las centrales nucleares. Este aspecto reduce el número de barreras entre los materiales radiactivos y el medio ambiente y plantea el problema de la defensa contra el impacto de aeronaves, que suele tenerse en cuenta en las centrales nucleares, pero que en el caso de los microrreactores podría tener sentido si consideramos aeronaves también a los drones de pequeño tamaño.
Con estos conocimientos técnicos genéricos (y superficiales) podemos proporcionar una lista de los proyectos de microrreactores más prometedores en la actualidad (véase la tabla 2). Obviamente, la lista no es exhaustiva y, como ya se ha dicho, se trata de los proyectos que, con razón o sin ella, consideramos los más prometedores y, sin duda, los más discutidos. Por ejemplo, eVinci y X-energy han sido objeto de un reciente artículo publicado en el FT.
Tabla 2. Principales proyectos de microrreactores nucleares.
Como es fácil imaginar, los microrreactores presentan algunas ventajas claras, pero también otros tantos retos de desarrollo y algunas peculiaridades en lo que respecta al aspecto económico.
Las principales ventajas de los microrreactores son:
1. Bajas emisiones de dióxido de carbono, lo que los convierte en una fuente de energía limpia, al menos en lo que respecta a las emisiones de gases de efecto invernadero.
2. Su reducido tamaño, al menos en comparación con las centrales nucleares. Esto les permite conectarse a una microrred para generar entre 1 y 20 MWe. Los microrreactores están diseñados principalmente para proporcionar calor de proceso para aplicaciones industriales, abastecer a pueblos remotos donde no hay red eléctrica o para instalaciones militares que necesitan calor y energía fiables. Los microrreactores pueden ser una opción para restablecer rápidamente el suministro eléctrico en zonas afectadas por catástrofes naturales (por ejemplo, tras un tsunami, un huracán o un terremoto) o para ayuda humanitaria, por ejemplo, para abastecer a hospitales o suministrar agua a las comunidades locales. Gracias a su reducido tamaño, la mayoría de los componentes pueden montarse en fábrica (modularidad). Esto permite aumentar la velocidad de producción, reducir los costes de capital y los tiempos de instalación in situ, eliminando algunos de los problemas típicos de las centrales nucleares. En resumen, los microrreactores pueden funcionar donde los reactores de gran tamaño no pueden. Representan una alternativa cuando se necesita una fuente de energía limpia a un coste moderado en lugar de un reactor de gran tamaño.
3. La estructura de la planta más sencilla. Por ejemplo, la tecnología de tubos de calor permite desarrollar una estructura compacta y sencilla, evitando las bombas de refrigeración del reactor y todos los sistemas auxiliares asociados. La carga térmica se puede regular, lo que permite una adaptación autónoma más fácil a la carga y, gracias a la elevada temperatura de funcionamiento, se puede obtener una conversión de potencia más eficiente. Algunos proyectos adoptan sistemas de seguridad pasivos que previenen el riesgo de sobrecalentamiento o fusión del núcleo. Además, varios modelos de microreactores garantizan una larga vida útil del núcleo, capaz de funcionar sin recarga durante 10 años o más. De este modo, se reduce la probabilidad de accidentes relacionados con la manipulación y el movimiento del combustible y, en teoría, se aumenta el factor de capacidad. La combinación de todas estas características permite diseñar operaciones semiautónomas e instalaciones autorreguladas dentro de una envolvente de seguridad robusta y bien definida. Además, algunos modelos de microrreactores requieren pocos trabajadores in situ para apoyar las operaciones. Para el mantenimiento del módulo se tiene en cuenta la posibilidad de realizar transportes periódicos de vuelta a fábrica para su inspección y revisión.
4. Facilidad de instalación in situ. Los microrreactores pueden conectarse y generar energía en pocos días, lo que supone una reducción considerable del tiempo de implementación en comparación con las centrales nucleares, que suelen requerir años. Además, pueden retirarse fácil y rápidamente del emplazamiento y sustituirse por otros nuevos o transportarse a otro emplazamiento. Esta característica es útil para reducir los tiempos y los costes de instalación, que son significativos en el caso de las centrales nucleares, y hace que los microrreactores sean únicos por la posibilidad de utilizarlos en zonas que necesitan restablecer el suministro eléctrico en caso de catástrofes naturales o apagones del sistema. Muchos microrreactores están diseñados para adaptarse a contenedores ISO estándar. Esto facilita su transporte en tren, camión, barco e incluso aviones de carga. La facilidad de transporte e instalación de los microrreactores (ya alimentados) desde la fábrica hasta el lugar de operación también plantea algunas cuestiones relacionadas con las normativas y los controles durante la fase de transporte.
Los principales retos para los microreactores son básicamente tres:
1. Las centrales nucleares existentes funcionan con uranio-235 enriquecido normalmente hasta un 5 %. Sin embargo, se necesita un mayor enriquecimiento para obtener tamaños más reducidos con una relación potencia/volumen más elevada y un periodo de recarga más largo. Para ello se utiliza el HALEU, que podría alcanzar un enriquecimiento de entre el 5 % y el 20 %. Además, se prevé que el HALEU permita optimizar el sistema para una mayor duración del núcleo y aumentar la eficiencia y un mejor aprovechamiento del combustible. Sin embargo, actualmente no está disponible a gran escala. Por lo tanto, aún se necesita mucha investigación e inversión en este ámbito.
2. Al utilizar combustible HALEU, muy raro y valioso, los microrreactores representan un aumento del riesgo en términos de seguridad y proliferación en comparación con las centrales nucleares. De hecho, el uso de HALEU o de combustibles con mayor enriquecimiento hace que estas instalaciones sean más interesantes para los programas de armamento, ya que reduce el trabajo necesario para obtener uranio apto para la producción de armas. Además, si la tecnología de los microrreactores tiene éxito y da lugar a un mercado a gran escala, podrían distribuirse varias unidades por todo el mundo y en lugares remotos. El número de microrreactores podría ser potencialmente mucho mayor que el de centrales nucleares, lo que haría mucho más complejo el control de cada unidad. Es probable que el área de control de un microrreactor sea mucho más pequeña que la de una gran central nuclear y que las medidas de seguridad también sean menores. Por lo tanto, podría aumentar el riesgo de posibles robos de material radiactivo. Por último, la falta de un edificio de contención, como el que normalmente se prevé para las grandes centrales nucleares, plantea el problema de cómo hacer frente al impacto de un avión o un dron.
3. Los microrreactores plantean un problema en términos de normativa y licencias de diseño y fabricación. Los microrreactores deben diseñarse, fabricarse, poseerse y gestionarse con equipos y servicios que produzcan energía y potencia para aplicaciones específicas, como se ha explicado anteriormente. Por lo tanto, es fundamental prestar especial atención a las configuraciones operativas de los microrreactores para identificar la autoridad reguladora. En particular, podrían ser necesarias nuevas regulaciones o modificaciones de las existentes para el proceso de autorización. Por ejemplo, las regulaciones para las grandes centrales nucleares definen la presencia de trabajadores en la sala de control. Si un microrreactor está diseñado para permitir el control remoto y tener trabajadores fuera de las instalaciones, podría ser necesaria una modificación de las regulaciones. En cuanto al transporte de los módulos del reactor alimentados desde y hacia los sitios de uso dispersos, se necesitarán reglas adicionales. De hecho, las metodologías actuales de evaluación de la seguridad o los criterios de aceptación no se han tenido en cuenta para garantizar la seguridad de los módulos de un microrreactor (ya alimentado en fábrica) durante el transporte y la movilización/desmovilización de los módulos en emplazamientos muy remotos. Hay tres aspectos principales relacionados con la concesión de licencias. (i) En primer lugar, el microreactor puede construirse y montarse en la planta de producción del reactor y, a continuación, enviarse al emplazamiento seleccionado. De este modo, el combustible deberá enviarse a la planta de producción de la instalación y cargarse en el reactor en dicha planta. Por lo tanto, es necesario diseñar contenedores para el transporte del combustible que también puedan contener todo el reactor que, una vez alimentado, se desplazará con el combustible cargado. (ii) En segundo lugar, el microrreactor debe transportarse desde la planta de producción hasta el emplazamiento seleccionado y debe tenerse en cuenta la posibilidad de devolverlo a la fábrica. En estas situaciones, el combustible debe permanecer contenido en el módulo del reactor para facilitar su traslado. (iii) En tercer lugar, los microrreactores pueden concebirse como instalaciones temporales o semipermanentes. Por lo tanto, es necesario estudiar un método versátil, robusto y escalable para la caracterización del emplazamiento, la evaluación medioambiental, la gestión de emergencias, etc.
Por último, el análisis económico nos permite comprender si los microrreactores son competitivos. Para determinarlo, primero debemos comprender cuánto cuesta producir un MWe con un microrreactor, lo cual se hace mediante un ejercicio de contabilidad analítica que atribuye a cada MWe todos los costes directos e indirectos, fijos y variables, relacionados con el microrreactor. El Instituto de Energía Nuclear (2019) ha propuesto utilizar el coste nivelado de la electricidad (LCOE) como elemento comparativo. El LCOE se estima sobre la base de una serie de supuestos. El coste se refiere a una planta con dos microrreactores de 5 MWe, con una capacidad total de 10 MWe, y supone una vida útil de 40 años con recarga de combustible o sustitución del núcleo del reactor cada 10 años.
Además, se supone que los microrreactores están situados cerca de grandes centrales eléctricas existentes, donde podrían mantener un factor de capacidad del 95 %. De hecho, en una microrred, es posible que el microrreactor no funcione constantemente a plena potencia. Los costes de ingeniería del emplazamiento y de licencia/autorización se incluyen en los costes de capital.
Los costes también se ven influidos por factores relacionados con las condiciones de instalación (accesibilidad del transporte, condiciones meteorológicas, climáticas, condiciones de trabajo) y por factores relacionados con el diseño de los microrreactores (tecnología, diseño de la planta de apoyo). El tipo de organización propietaria de los microrreactores (privada o pública) y la disponibilidad de garantías sobre los préstamos también influyen en el coste del capital. Sin embargo, no se ven afectados por la necesidad de infraestructuras de transmisión o distribución adicionales, ya que estas también serán necesarias para la ubicación de otras tecnologías de generación.
Por último, falta el término de comparación. A primera vista, la comparación se haría espontáneamente con las centrales nucleares. Pero, en realidad, estas no son las competidoras más directas de un microrreactor, sino las tecnologías que se utilizan actualmente en zonas remotas. En este contexto, los microrreactores deberían compararse principalmente con los generadores diésel de tamaño similar, que actualmente cubren las aplicaciones previstas para los microrreactores. Además, cabe destacar que, al coste previsto para la producción de electricidad, los microrreactores también son competitivos en comparación con otras fuentes de energía renovable distribuidas, como los paneles solares instalados en los tejados o todas las tecnologías de generación de energía limpia que abastecen a comunidades remotas.
En este contexto, la tabla 3 resume bien un análisis económico comparativo que justifica las inversiones que se están realizando y que, esperemos, se realizarán en el futuro en relación con esta innovadora tecnología.
Tabla 3. Comparación entre tecnologías de microrreactores, generadores diésel y fuentes renovables en microrredes.
Esperamos haber puesto de relieve, en pocas páginas, que este tema de inversión no solo merece una asignación de fondos ya desde ahora, sino que debe seguirse y supervisarse con atención. No se trata simplemente de una inversión en energía nuclear que se puede implementar comprando acciones de empresas que operan en la construcción y el mantenimiento de centrales nucleares (lo cual también es un tema muy interesante). Se trata más bien de una energía nuclear de nicho que resuelve problemas que hoy en día son difíciles de abordar con una central nuclear y, precisamente por eso, presenta la ventaja y el valor de la complementariedad.
Descargo de responsabilidad
Esta publicación expresa la opinión personal de los colaboradores de Custodia Wealth Management que la han redactado. No se trata de consejos o recomendaciones de inversión, ni de asesoramiento personalizado, y no debe considerarse una invitación a realizar transacciones con instrumentos financieros.
