SMR,
a la vanguardia de la nueva era nuclear
Más pequeños, más baratos de fabricar, más sencillos de poner en marcha y capaces de sustituir a los combustibles fósiles para diversos usos industriales y cotidianos...
Los pequeños reactores modulares (SMR) pronto marcarán el comienzo de una nueva era para la energía nuclear.
Tanto más cuanto que los numerosos proyectos de los que son objeto generan un viento de innovación que debería beneficiar a todos los operadores, incluidos los de los parques actuales.
Onet Technologies no es ajena a los rumores positivos.
Maxime Michel-Noël, Director de Desarrollo de esta filial dedicada a la ingeniería y los servicios nucleares, explica.
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Lo pequeño es Precioso
¿Tiene sentido la famosa fórmula en un mundo industrial como el de la energía nuclear?
Una cosa es cierta: desde que se desarrollaron por primera vez hace unos veinte años, los pequeños reactores modulares (SMR) se han hecho cada vez más populares. Siguiendo los pasos de los pioneros -Estados Unidos, China y Rusia-, muchos países se interesan ahora por estas unidades de producción de nuevo cuño. Francia no es una excepción.
Como parte del plan anunciado en febrero de 2022 para relanzar el programa nuclear francés, el Presidente francés se ha comprometido a invertir 1.000 millones de euros en pequeños reactores innovadores.
En Francia se han lanzado ya no menos de diez proyectos. Uno de los más avanzados, Nuward, reúne a la Comisión Francesa de la Energía Atómica (CEA), EDF, Naval Group y TechnicAtome para construir dos reactores. La primera piedra podría colocarse hacia 2030...
¿Qué tienen los RLG que justifica semejante aluvión de iniciativas?
Para entenderlo, conviene remontarse a las palabras que componen el acrónimo.
Los reactores son pequeños en términos de potencia: entre 25 y 300 MW según el diseño previsto, frente a los 900 a 1.600 MW de los reactores civiles actuales. Pero también son pequeños en cuanto a su huella, lo que los convierte en candidatos ideales para generar energía en lugares aislados o insulares.
Hacer autosuficiente una pequeña ciudad remota, suministrar energía a una instalación de investigación a la que no llega la red eléctrica: éstos son sólo algunos de los servicios a los que pueden contribuir los SMR.
Con el beneficio colateral de limitar el impacto de la producción de energía en las zonas naturales y la biodiversidad.
Una pequeña revolución industrial
Como su nombre indica, los SMR también son modulares. En otras palabras, el diseño estandarizado y las dimensiones reducidas de sus componentes permiten producirlos en serie en una fábrica, transportarlos y, por último, montarlos in situ. Nada que ver con las obras de construcción de las centrales convencionales, que consumen mucho capital, recursos humanos y tiempo.
Por su compacidad y su diseño altamente integrado, los SMR supondrán una pequeña revolución en términos industriales. Cabe esperar una reducción de los costes de construcción y explotación, pero también, durante la fase de diseño, avances en la fiabilidad de las operaciones de cálculo, simulación y análisis.
Otra promesa que ofrecen los SMR es la posibilidad de combinarlos en un mismo emplazamiento para aprovechar un efecto de red.
Encendiendo o apagando una proporción mayor o menor de una "flota" de reactores, el operador podrá variar el suministro eléctrico mucho más rápida y fácilmente que con una central convencional. Se trata de una ventaja indudable en un contexto en el que las energías renovables (solar, eólica) están llamadas a desempeñar un papel cada vez más importante en el mix de generación, requiriendo la disponibilidad de recursos de respaldo para compensar su carácter intermitente.
La última ventaja de los SMR en red es su mantenimiento.
Como esto ocurre en oleadas, siempre habrá reactores en funcionamiento para suministrar a la red la potencia eléctrica prevista.
Algunos observadores prevén incluso el transporte de las unidades a las centrales, donde se revisarían y sustituirían los equipos y se repostaría el combustible nuclear.
Casi tan fácil como llevar el coche al taller para pasar la ITV.
Siguiendo con los escenarios prospectivos inspirados en los SMR, cabe mencionar la idea de poder gestionar varios reactores al mismo tiempo desde una única sala de control.
Es probable que esto despierte el interés de las autoridades reguladoras, que encontrarían en ello una oportunidad para inspeccionar a distancia y de forma continua el funcionamiento de una fracción de las centrales nucleares.
Descarbonizar la producción de calor y el transporte
Es un hecho consolidado: la electrificación masiva de los usos será una palanca clave para abandonar los combustibles fósiles. En este sentido, los SMR se perfilan como una solución complementaria a las centrales nucleares existentes y a las energías renovables. Sin embargo, su papel en la transición ecológica y energética no debe limitarse a la producción de electricidad...
Hoy en día, la calefacción y el transporte son dos de las actividades humanas con mayor impacto en el carbono.
Sin embargo, los futuros reactores serán capaces de generar calor, en particular para satisfacer las necesidades de los industriales, cuyas necesidades se cubren actualmente sobre todo con gas.
Por supuesto, este tipo de objetivo requiere ajustes en el diseño de las unidades.
Conscientes de las posibles salidas, varios actores se han lanzado a la carrera. Un ejemplo es el productor químico polaco Ciech, que planea utilizar SMR para sustituir los combustibles fósiles utilizados para producir calor de proceso en sus plantas.
En Finlandia se han realizado estudios para determinar si la energía de los futuros reactores podría utilizarse para abastecer las redes de calefacción urbana.
En cuanto al transporte, los SMR se consideran un instrumento que puede contribuir a la producción de hidrógeno, un vector energético que puede servir de base para fabricar combustibles sintéticos, ayudando así a descarbonizar la movilidad pesada.
También en este caso hay avances en curso. En el marco del proyecto nuclear iniciado por Rolls-Royce en el Reino Unido, la producción de hidrógeno es una de las aplicaciones explícitamente contempladas.
La industria naviera, que a través de la OMI (Organización Marítima Internacional) se ha fijado el objetivo de lograr cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050, está prestando mucha atención a las oportunidades que ofrece la energía nuclear para descarbonizar la propulsión de los buques.
Como prueba de ello, tres empresas anunciaron en julio de 2023 que iban a unir sus fuerzas en el marco de un estudio de viabilidad centrado, en particular, en la tecnología SMR refrigerada por plomo. Se trata de la start-up nuclear europea newcleo y de las italianas Fincantieri (astilleros) y Rina (certificación naval).
En esta fase, es difícil identificar los usos en los que los SMR tendrán un papel que desempeñar.
Pero sus características específicas, sumadas a las de la energía nuclear en general, deberían abrir un amplio abanico de posibilidades.
La producción de agua dulce mediante la gestión de plantas desalinizadoras, por ejemplo, parece ser una función de su competencia.
Onet Technologies en todos los frentes
Con más de cuarenta años de experiencia en el sector nuclear y un equipo de 400 ingenieros especializados y asesores técnicos, Onet Technologies se propone desempeñar plenamente su papel en la puesta en órbita de los primeros SMR.
Nuestro posicionamiento estratégico es claro. Queremos apoyar a los actores más fuertes lo más arriba posible, diversificando al mismo tiempo nuestras posiciones, porque no todos los proyectos llegarán a la fase industrial. Transfiriendo la experiencia que hemos adquirido con los reactores en funcionamiento, y con un ambicioso programa de desarrollo de competencias, estamos en condiciones de apoyar proyectos que abarcan todo el ciclo de vida de un reactor, desde el diseño hasta el desmantelamiento.
Desde 2022, la empresa ha aplicado sus competencias a cuatro proyectos en Francia.
Para un miembro del consorcio Nuward, sus equipos están realizando estudios de viabilidad sobre el utillaje utilizado para abrir y cerrar la cubierta del reactor.
Dependiendo del proyecto, los encargos de Jimmy Energy, Naarea o newcleo implican estudios de reglamentación y diseño de equipos nucleares a presión asociados a componentes del núcleo, trabajos de diseño de intercambiadores de calor o el diseño de sistemas con elevadas implicaciones de seguridad para el funcionamiento del reactor, como la máquina de carga de combustible.
En todos los casos, trabajamos con los propietarios y gestores de los proyectos como socios de primer nivel, con el reto de adaptar la organización y la movilización de las competencias de Onet Technologies a la organización y los métodos de trabajo de una start-up.
Para tener un ámbito de estudios y especificaciones claramente definido, es necesario estar en el centro de los desarrollos. Por eso, una de las claves de nuestra oferta de ingeniería es proporcionar asistencia técnica dentro de las plataformas de diseño de nuestros clientes. Nuestro profundo conocimiento de los reglamentos, marcos y normas nucleares aplicados al diseño mecánico nos convierte en un valioso aliado en esta fase de los proyectos.
Entre 80 y 100 proyectos en todo el mundo
Aunque la tecnología SMR se utiliza desde hace varias décadas en la propulsión de submarinos nucleares, las aplicaciones civiles actuales son principalmente prometedoras.
Sólo una instalación entró oficialmente en servicio en mayo de 2020.
La central, compuesta por dos reactores de 35 MW, está instalada en una gabarra flotante, donde ayuda a cubrir las necesidades de la ciudad portuaria de Pevek, en el Mar de Siberia Oriental.
En China, la construcción del primer reactor terrestre de agua a presión (125 MW) comenzó en julio de 2021 en las instalaciones de Changjiang. Una vez terminada y puesta en servicio, esta unidad, conocida como Linglong One, suministrará hasta 1.000 millones de kWh, equivalentes a la demanda de electricidad de 526.000 hogares de la provincia insular meridional de Hainan.
En todo el mundo, el OIEA cuenta con entre 80 y 100 proyectos en distintos niveles de madurez.
En Europa, el mercado despegó hace 4 o 5 años.
Se aceleró bruscamente en 2022 con la constatación de nuestra dependencia energética del gas ruso, en un contexto de apoyo gubernamental cada vez más decidido a la energía nuclear.
Tres tipos principales de actores están detrás de los principales avances.
En primer lugar, los líderes históricos de la energía nuclear civil, como EDF en Francia, Westinghouse en Estados Unidos y Rolls Royce en el Reino Unido.
También hay empresas de nueva creación respaldadas por grupos industriales, como NuScale y Holtec en Estados Unidos.
Por último, hay empresas de nueva creación incubadas en el seno de organizaciones científicas. Hexana y Stellaria, que utilizan tecnologías y patentes del CEA para desarrollar pequeños reactores modulares innovadores, entran en esta categoría.
Además del perfil de los propietarios de los proyectos, la diversidad afecta a las estrategias desplegadas en términos de tecnología.
En algunos casos, se trata de utilizar un tipo de combustible y unas tecnologías nucleares probadas y validadas por la experiencia y el regulador, tratando al mismo tiempo de miniaturizarlas para poder ponerlas en servicio lo antes posible. También existe el deseo de diseñar SMR de 4ª generación, lo que implica un aumento de la madurez tecnológica para, en particular, ofrecer garantías adicionales en términos de seguridad y, para determinados proyectos, la capacidad de quemar residuos nucleares últimos con el fin de crear una nueva fuente de combustible.
Esto podría tener importantes repercusiones en la autonomía y la soberanía energética del país en cuestión.
Además, Onet Technologies puede apoyarse en sus capacidades de back office para proponer encargarse de una parte del desarrollo, seguida de la industrialización, gracias a su profundo conocimiento del tejido industrial en Francia y en el extranjero.
Por último, los conocimientos de su red interna y su experiencia sobre el terreno son de gran ayuda para ayudar a los clientes a resolver problemas técnicos, organizar una auditoría, etc.
Dentro de unos meses o años, según el ritmo de aceleración de los proyectos, Onet Technologies podrá fabricar e instalar sistemas y componentes en el corazón de los SMR, así como prestar apoyo operativo, por ejemplo, creando servicios innovadores que utilicen la inteligencia artificial para perfeccionar las tecnologías de control o soldadura.
Como centro multitécnico, experto en análisis de seguridad, contratista de diseño e implantación e impulsor del crecimiento de la industria nuclear en su conjunto, Onet Technologies es todas estas cosas al mismo tiempo, ¡levantando bien alto el estandarte de los SMR!
En Francia, las autoridades públicas en apoyo
En Francia, el proyecto Nuward, ya mencionado, combina dos reactores de agua a presión de 170 MW, una tecnología bien conocida en Francia por los reactores en funcionamiento y el EPR.
El objetivo es fomentar la sustitución de centrales térmicas (carbón y gas) de capacidad comparable en varios países europeos, con vistas a descarbonizar el mix eléctrico.
El 9 de junio de 2023, tras la financiación pública de 50 millones de euros proporcionada en el marco del programa France Relance para apoyar la fase de diseño preliminar, el Gobierno anunció financiación pública adicional para apoyar la fase de diseño detallado.
Nuward es actualmente objeto de una preevaluación por parte de la Autoridad Francesa de Seguridad Nuclear (ANS), en colaboración con las autoridades de seguridad checas y finlandesas, con el fin de armonizar las posiciones de los reguladores europeos sobre esta tecnología.
Además, en el marco de laconvocatoria de proyectos "Reactores nucleares innovadores " lanzada en marzo de 2022 por el Gobierno francés, se han seleccionado los dos primeros ganadores.
Uno de los proyectos, liderado por la start-up Naarea, pretende poner en marcha un microgenerador de 40 MW para producir electricidad y calor a partir del combustible nuclear usado del parque nuclear actualmente en funcionamiento. Gracias a su pequeño tamaño, este reactor de neutrones rápidos no necesitará agua y podrá fabricarse en serie para su rápido despliegue en la industria y las autoridades locales.
El segundo ganador es newcleo, que ha puesto en marcha operaciones en Francia, Italia y el Reino Unido para desarrollar las tecnologías innovadoras que constituirán la base del diseño de un reactor de plomo intrínsecamente seguro, reuniendo a organizaciones e industriales europeos. La empresa, que ya ha recaudado 400 millones de euros para apoyar el desarrollo de su proyecto, aspira a poner en servicio un demostrador de 30 MW en Francia ya en 2030. También construirá una planta específica de MOX (combustible producido procesando uranio enriquecido tras su uso en reactores nucleares) para sus propios reactores y otros reactores de neutrones rápidos.
Tecnología:
¿Una nueva era para la energía nuclear civil?
Al igual que los reactores en funcionamiento, la mayoría de los proyectos de SMR son modelos de agua ligera en ebullición o de agua a presión que utilizan uranio como combustible.
Sin embargo, algunos países como Canadá, Japón, China y Corea del Sur están trabajando en innovaciones revolucionarias: sales fundidas, gas a alta temperatura o neutrones rápidos. Son los llamados reactores modulares avanzados o AMR.
Aunque menos maduras en la actualidad, estas tecnologías podrían resultar más adecuadas para determinados usos, como la descarbonización de los procesos industriales electroquímicos.
Conceptos de seguridadmás eficientes desde el punto de vista de los recursos
Antes de su puesta en servicio, los SMR tienen que pasar por varias etapas antes de poder ser certificados. Este proceso está estrechamente supervisado por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y las autoridades nacionales de seguridad.
Otro punto de atención es la armonización de las normas de seguridad a escala europea e internacional. Dadas las limitaciones del tamaño del reactor, los modelos utilizados para diseñar los SMR se basan en los llamados sistemas nucleares "pasivos". En concreto, se trata de utilizar la gravedad o la circulación natural de los refrigerantes para controlar y, en caso necesario, detener la reacción de fisión nuclear.
Las ventajas asociadas son múltiples. No se necesita ninguna fuente de energía externa y la intervención humana se reduce al mínimo.
Además, estos sistemas están diseñados para poder utilizar el combustible durante un largo periodo de tiempo, lo que significa que habrá que repostar cada 3 o 10 años, frente a los 1 o 2 años de las centrales nucleares "convencionales".
En cuanto al tratamiento y reciclado del combustible gastado, los métodos y soluciones utilizados en los reactores existentes pueden extenderse a las centrales SMR del mañana.
