NuScale (SMR) Enfoque: Reactores Nucleares Estandarizados Construidos en Serie

De Grandes a Pequeños Reactores Modulares

Nuclear power plants tend to be massive projects. Output is in the gigawatts, investments are required in the tens of billions, and construction times are in years if not decades. This causes a few problems:

• Es difícil obtener fondos gubernamentales debido al enorme retraso temporal entre el inicio del proyecto y la fecha de la primera producción de energía.
• No es una buena opción para países pequeños o áreas remotas, y requiere, en cierta medida, que toda la red eléctrica se adapte a la planta nuclear.
• Cuando algo sale mal, en lugar de un incidente localizado, puede convertirse en un desastre a escala continental.
• Cada proyecto masivo es un diseño experimental a medida, lo que impide a la industria desarrollar cualquier tipo de estandarización en su proceso de producción.

En general, se podría decir que el enfoque tradicional de la energía nuclear sufre de dos debilidades: costos demasiado altos y riesgos demasiado elevados.

Algunas de estas cuestiones podrían resolverse con 4^th reactores nucleares de cuarta generación, que utilizan diseños nuevos y más seguros. Pero otro enfoque llamado SMR (Small Modular Reactors) está explorando una nueva forma de dividir átomos para generar energía y resolver ambos problemas a la vez.

Fuente: IAEA

La demanda de más energía nuclear está explotando ahora, impulsada por una combinación de centros de datos de IA hambrientos de energía y la constatación de que la producción intermitente de energías renovables es un problema hasta que ampliemos suficientemente los sistemas de baterías, lo que podría llevar décadas.

Por Qué Usar SMRs

La idea central de los SMR es que, en lugar de proyectos gigantescos y personalizados tipo elefante blanco, los reactores nucleares deberían construirse de la misma manera que construimos aviones y barcos:

• Una plantilla estandarizada permite reutilizar el mismo diseño innumerables veces, distribuyendo los costos de I&D.
  • Esto también significa la intercambiabilidad de repuestos y menores costos de capacitación con el tiempo.
• Fabricados y ensamblados en serie, en una fábrica dedicada, lo que permite acumular experiencia y lograr economías de escala.
• Transportados al sitio donde se necesiten desde la fábrica.

En teoría, esto debería proporcionar economías de escala radicales, ya que cada reactor adicional producido reutiliza mano de obra calificada, maquinaria, configuración estándar, etc. Por ejemplo, un reactor SMR debería tardar alrededor de tres años en construirse en lugar de los habituales 5‑10 años (a veces 15‑20 años en los peores casos, como la planta Vogtle en Georgia).

Otro factor es que los reactores más pequeños simplemente producen menos energía por unidad. Esto significa que las reacciones en cadena fuera de control que conducen a catástrofes como Chernóbil son inherentemente menos probables.

Cuando se combina con la mejora de la tecnología nuclear de 4^th generation, esto puede hacer que los SMR sean varias órdenes de magnitud más seguros que los diseños anteriores.

Por último, dado que los SMR están compuestos por varias subunidades, permiten una gran flexibilidad en la potencia final, sin necesidad de realizar un rediseño completo cada vez.

La menor producción también abre nuevas aplicaciones, como la generación de energía in situ para instalaciones industriales o bases militares, lo que podría ayudar a descarbonizar operaciones que son casi imposibles de alimentar solo con renovables.

“Con los SMR, hemos abierto todo un espectro de clientes.” CEO de Rolls Royce

Como beneficio adicional, el menor tamaño de los SMR permite instalarlos en el sitio de plantas de energía fósil “normales”, como plantas de carbón desmanteladas, reutilizando la infraestructura de red ya existente y reduciendo la demanda de terreno para el proyecto. Al menos, siempre que se obtenga la aprobación de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) para la zona de planificación de emergencias de la planta nuclear, como hizo la empresa NuScale después de un arduo proceso de 7 años para obtener la aprobación.

Fuente: NuScale

NuScale

Posición Competitiva de NuScale

NuScale is one of the leading contenders in the race to mass-produce SMRs in Western countries, with only Russian and Chinese state companies ahead.

Cabe destacar que NuScale es la única tecnología SMR certificada por la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de EE. UU.

Fundada en 2007, la empresa apostó muy temprano por los SMR, en un momento en que la energía nuclear en general parecía estar en una trayectoria de declive permanente, especialmente después del incidente de Fukushima en 2011. Hasta ahora, ha invertido 2 mil millones de dólares en su tecnología y proceso de producción.

Con 6 reactores actualmente en producción, la empresa se dirige hacia su primera entrega comercial, que se espera lograr alrededor de 2030.

Un Diseño Modular, Pero Conocido

Los reactores de NuScale VOYGR pueden transportarse desde la fábrica hasta los sitios de plantas de energía en la parte trasera de un camión muy grande. Cada uno produce 77 MWe (equivalente a megavatios) de capacidad eléctrica, con hasta 12 módulos posibles por planta (924 MWe).

Fuente: NuScale

Se espera que estos reactores tengan una vida útil de más de 60 años.

La tecnología subyacente es el reactor nuclear de agua ligera (LWR) probado y fiable. Aunque puede ser menos innovadora que otros diseños que utilizan torio, alta presión, etc., esto ha ayudado a obtener la aprobación de los reguladores y a reducir el riesgo del proceso de desarrollo.

También aprovecha la cadena de suministro nuclear existente, desde sensores hasta ensamblajes de combustible de uranio, grúas de reactor y sistemas de control.

Fuente: NuScale

Estos SMR también son “seguros al alejarse”, lo que significa que permanecen seguros incluso sin intervención humana, enfriándose de forma natural si no se mantienen.

Esto incluye otra característica: un “periodo de adaptación” ilimitado, definido como el tiempo entre operaciones normales y daño irreversible al reactor en caso de un apagado no programado. La mayoría de los demás reactores nucleares de agua ligera (LWR) tienen un periodo de adaptación de pocos días, lo que los hace inherentemente menos seguros en caso de una catástrofe.

Los reactores NuScale también pueden reiniciarse sin una red eléctrica activa, una limitación común de la mayoría de los demás diseños de reactores.

Fuente: NuScale

Aplicaciones

Red Eléctrica

La aplicación principal obvia de las plantas nucleares es producir electricidad para la red eléctrica. A medida que los esfuerzos por descarbonizar nuestra mezcla energética crecen, también lo hace la necesidad de más electricidad. Esto se debe a que gran parte del consumo energético actual aún no está electrificado, como el transporte (coches de gasolina) o la calefacción (calderas de petróleo o gas).

Como los SMR de NuScale pueden implementarse en el sitio de plantas de carbón desmanteladas, requieren muy poca inversión en infraestructura de red adicional para reemplazar las plantas de combustibles fósiles.

IA

Se espera que la demanda de energía de los centros de datos aumente del 3‑4 % del consumo total de electricidad en 2023 al 11‑12 % en 2030. Esto equivale al consumo eléctrico actual de un tercio^rd de los hogares estadounidenses.

Otro problema es que, considerando las decenas o incluso cientos de miles de millones de dólares de capital invertidos en estos centros de datos, las operaciones continuas son imprescindibles. Dado que hablamos de consumo a escala de GW, depender de energías renovables inestables y variables puede ser una propuesta arriesgada.

Por eso todas las grandes empresas tecnológicas están ahora luchando por imitar Microsoft con su acuerdo para reabrir una planta nuclear completa y asegurar toda su producción para sus centros de datos de IA, y asegurar de antemano energía nuclear estable para sí mismas.

Aplicaciones Industriales

Muchos procesos industriales requieren temperaturas muy altas, a menudo en forma de vapor ultra caliente. Esto puede incluir, por ejemplo, la producción de papel, amoníaco (un fertilizante y componente clave de explosivos), acero, plásticos o incluso la desalación de agua de mar (un reactor de 77 MW puede proporcionar la energía para 77 millones de galones/290 millones de litros de agua al día).

Fuente: NuScale

Actualmente, este tipo de proceso, especialmente el que requiere la temperatura más alta, está en la inmensa mayoría alimentado por combustibles fósiles, sobre todo gas natural.

En teoría, esto puede reemplazarse ventajosamente por plantas nucleares, especialmente porque la generación eléctrica ya es el resultado de la producción de vapor ultra caliente supercrítico por el núcleo del reactor.

Sin embargo, el diseño tradicional de las plantas nucleares tenía una producción que era simplemente demasiado grande para integrarse fácilmente con una operación industrial normal como una acería. Las limitaciones regulatorias y de espacio, así como la falta de diseños modulares listos para usar, también eran un problema.

Los SMR pueden aliviar todas estas objeciones a la vez, con una producción menor por unidad, una carga regulatoria menor y diseños más flexibles. Se espera que los reactores NuScale puedan producir 500 000 libras de vapor por hora, a 1 500 psia y 500 °C.

Hidrógeno

Como el hidrógeno se considera una alternativa a los combustibles fósiles, la forma de producir la energía para la generación de hidrógeno sigue siendo objeto de debate. Por un lado, las renovables podrían ser más baratas por kW, pero la intermitencia significa que la costosa planta de generación de hidrógeno podría estar inactiva durante períodos demasiado largos.

El reactor de NuScale podría producir 50 toneladas métricas de hidrógeno al día, o el consumo equivalente a 38 000 automóviles con pilas de combustible.

Modelo de Negocio de NuScale

Incluso cuando son pequeños y modulares, los proyectos de plantas nucleares representan una gran inversión, con años de gastos antes de comenzar a generar ingresos a partir de la energía producida; esto hace que su financiación sea una tarea casi tan crucial como la ingeniería y la ciencia mismas.

NuScale ha establecido una asociación con la plataforma de inversión privada ENTRA-1 y la firma de gestión de activos privados Habboush Group para abordar este problema. Ambas firmas de inversión se especializan en financiación y operación de energía e infraestructura.

Esto ofrece opciones flexibles a las empresas que buscan implementar la tecnología SMR: pueden simplemente comprar la energía producida, operar la planta, o poseer y operar la planta, según sus preferencias.

Por ejemplo, una compañía eléctrica con experiencia en energía nuclear probablemente querrá poseer y operar directamente la planta. Sin embargo, una planta química probablemente prefiera simplemente firmar un contrato de compra a largo plazo para el vapor de alta temperatura producido.

Proyectos en Curso

A medida que los obstáculos tecnológicos y regulatorios se van dejando atrás, NuScale está ampliando activamente su cartera de pedidos. Hasta ahora incluye proyectos en tres continentes, por ejemplo:

América del Norte

• Standard Power en Ohio y Pensilvania, para casi “dos gigavatios de energía limpia y fiable”.
• The Prodigy Marine Power Station en Quebec ha desplegado de 1 a 12 reactores para la producción de combustibles limpios como hidrógeno y amoníaco a escala comercial.

Europa

• RoPower Nuclear: Un proyecto en Rumanía con Nuclearelectrica (el operador nacional de plantas nucleares) para desplegar 6 reactores VOYGR para 462 MWe de generación eléctrica libre de carbono.
• KGHM Polska Miedź en Polonia, para desplegar reactores VOYGR como solución de reutilización del carbón para plantas existentes, con despliegue tan pronto como 2029.
• Getka & UNIMOT en Polonia, también para reemplazar plantas de carbón.
• Energoatom en Ucrania, con el objetivo de desplegar VOYGRs tan pronto como termine la guerra para reconstruir la red eléctrica del país.

Asia

• Indonesia Power, considerando una instalación propuesta de 462 megavatios en asociación con Fluor Corporation y la JGC Corporation de Japón.
• GS Energy en Corea del Sur, para un pedido de 6 reactores VOYGR que podría iniciar en 2028 y completarse para 2030 para abastecer el nuevo complejo industrial de hidrógeno en Uljin.

Finanzas de NuScale

A medida que la empresa comienza a generar dinero a partir de acuerdos como el de RoPower en Rumanía, está empezando a tener algunos ingresos después de casi dos décadas de “modo startup”.

Sin embargo, la empresa está experimentando una pérdida neta de alrededor de 50 millones de dólares cada trimestre, reflejo de sus gastos operativos. Esto significa que hasta que haya comenzado a vender y/o operar plenamente los reactores VOYGR, la compañía necesitará una mayor inyección de efectivo para mantenerse a flote.

Afortunadamente, el precio de la acción ha subido recientemente, lo que le ayudará a recaudar más efectivo sin diluir demasiado a sus accionistas preexistentes.

Los inversores potenciales también deben ser conscientes de la existencia de 31,4 millones de acciones en forma de opciones y warrants, además de las 252,2 millones de acciones en circulación (a diciembre de 2024).

Fuente: NuScale

Conclusión

En un campo altamente regulado y muy técnicamente complejo, ser pionero puede resultar enormemente rentable. No solo brinda una ventaja al llegar primero al mercado, sino que también puede ayudar a una empresa a moldear el futuro del entorno regulatorio y las expectativas de los clientes potenciales.

NuScale ha sido pionera en la tecnología SMR y sigue liderando la industria. Otras tecnologías nucleares como el torio, las sales fundidas, los reactores rápidos o las plantas de energía flotantes podrían integrarse en los SMR. Sin embargo, esto añade otro nivel de complejidad que podría resultar problemático, tanto en la ingeniería como con los reguladores.

En cambio, NuScale se centró en la tecnología de agua ligera probada, simplemente cambiando su escala. Esto debería ayudarle a avanzar más rápido y convertirse en la acción SMR más conocida del mercado.

Así, potencialmente, después de un auge bursátil en segmentos como los vehículos eléctricos y la IA, el siguiente paso podría ser un auge en la generación de energía capaz de alimentar estos sectores con energía neutra en carbono.

Sin embargo, los inversores deberán recordar que la generación de energía es una industria muy intensiva en capital, y que la energía nuclear avanza más lentamente que otros sectores tecnológicos, lo que implica que se necesitará paciencia y una alta tolerancia a la volatilidad.