Resumen Ejecutivo

Los microreactores modulares (MMR) y pequeños reactores modulares (SMR) constituyen un punto de inflexión en la generación nuclear, al combinar escalabilidad, fiabilidad superior (>95% de factor de capacidad) y un footprint reducido (~20-85 m²/MW). Este análisis examina su maduración tecnológica, el impulso regulatorio derivado de la Orden Ejecutiva 14017 (mayo 2025) —que reduce los tiempos de licenciamiento a 18 meses—, y el programa del Departamento de Energía (DOE), que convoca a diez empresas para validar prototipos operacionales.

Más allá de los aspectos técnicos, se aborda el componente geoestratégico del uranio, la dependencia crítica del combustible HALEU y la ventana de oportunidad que representa el reaprovechamiento de uranio altamente enriquecido (HEU) de arsenales militares para fines civiles, siguiendo el precedente del programa Megatons to Megawatts.

Palabras Clave: Microreactores modulares, SMR, HALEU, uranio enriquecido, U-235, U-238, fast track regulatorio, DOE prototipos, geoestratégico, LCOE, resiliencia energética.

1. Introducción: El Paradigma de los MMR en la Transición Energética

La creciente demanda energética —impulsada por la digitalización acelerada y la electrificación masiva del transporte y la industria— exige replantear los fundamentos de la infraestructura eléctrica. En este contexto, los MMR (<10 MWe) y SMR (<300 MWe) emergen como alternativas disruptivas frente a las limitaciones estructurales de los modelos actuales.

A diferencia de las plantas nucleares convencionales, estos sistemas adoptan un diseño prefabricado que permite despliegues en cuestión de semanas, con un footprint mínimo que los hace compatibles con instalaciones remotas, bases militares y centros de datos. Su ventaja competitiva se vuelve evidente al contrastarlos con las renovables intermitentes —cuya disponibilidad oscila entre 20% y 30%— y con las fuentes fósiles, que dependen de cadenas de suministro vulnerables y generan entre 0.4 y 1 tonelada de CO₂ por MWh.

El entorno regulatorio también ha evolucionado a su favor. La Orden Ejecutiva 14017 aceleró el proceso de licenciamiento a 18 meses, mientras que el DOE impulsa diez prototipos de empresas como Westinghouse, Radiant, Nano Nuclear y Kairos, consolidando así la curva de maduración tecnológica. Las proyecciones de LCOE (Levelized Cost of Energy) sitúan a los diseños de serie (NOAK) entre 60 y 70 USD/MWh, un rango competitivo frente al gas natural y significativamente inferior al carbón, con emisiones prácticamente nulas.

2. Maduración Tecnológica y Catalizadores Regulatorios

Los MMR y SMR no son conceptos especulativos: derivan de arquitecturas PWR (Pressurized Water Reactor) probadas durante décadas, adaptadas ahora a formatos compactos y modulares. El tránsito de la teoría al prototipo ya es un hecho tangible.

Según el informe EIA/Z Federal (2023), un SMR típico de 480 MW netos —configurado en seis módulos de 80 MW cada uno— presenta un CAPEX de $8,936 por kW, un factor de capacidad superior al 95% y una vida útil proyectada de 40 años. Estas cifras, aunque todavía más altas que las de las plantas convencionales en su fase FOAK (First-of-a-Kind), tienden a descender conforme se estandariza la manufactura y se acelera la curva de aprendizaje.

Por su parte, el DOE seleccionó en 2025 a diez empresas para pruebas en el Idaho National Laboratory (INL), incluyendo el microreactor eVinci de Westinghouse (5 MWe) y el Kaleidos de Radiant (1.2 MWe), con despliegues comerciales estimados entre 2028 y 2030. Paralelamente, la reforma regulatoria de la NRC (Nuclear Regulatory Commission) ha simplificado el proceso de aprobación sin comprometer la seguridad, mientras que las inversiones privadas —que superan los $10 mil millones— consolidan el ecosistema industrial necesario para escalar la tecnología.

Este conjunto de factores convierte a los MMR en una opción estratégica no solo para sitios aislados o bases militares, sino también para infraestructura crítica como hospitales, puertos y centros de procesamiento de datos que demandan energía constante y confiable.

3. Oportunidad Estratégica: Alternativa a Fósiles y Renovables

Los MMR representan una propuesta de valor diferenciada, que no se limita a competir por precio, sino que introduce dimensiones adicionales de resiliencia, compacidad y autonomía operativa.

3.1 Competitividad Económica

El LCOE inicial de los MMR se estima entre 60 y 120 USD/MWh para las primeras unidades (FOAK), pero desciende a un rango de 60-70 USD/MWh en configuraciones maduras (NOAK). Estos valores los sitúan dentro del espectro competitivo de las plantas de ciclo combinado a gas natural (CCGT), cuyo LCOE oscila entre 45 y 80 USD/MWh, y por debajo de las centrales de carbón (60-140 USD/MWh), con la ventaja decisiva de emisiones prácticamente nulas (~0 t CO₂/MWh).

Sin embargo, la comparación con las renovables exige un análisis más matizado. La energía solar fotovoltaica (31-70 USD/MWh) y la eólica terrestre (34-65 USD/MWh) ofrecen costos marginales atractivos, pero dependen de condiciones ambientales intermitentes que limitan su factor de capacidad a un rango del 20% al 45%. En contraste, los MMR mantienen una disponibilidad superior al 95%, lo que garantiza suministro continuo sin necesidad de respaldo fósil o almacenamiento costoso.

Tabla 3-1 — Cost & Performance Summary (Casos 1-19)
Fuente: U.S. Energy Information Administration & Z Federal — Project 14987.001 (Rev A, Dec 2023)
Caso Tecnología Descripción Capacidad (MW) Heat Rate (Btu/kWh) CAPEX (USD/kW) O&M Fijo (USD/kW·año) O&M Variable (USD/MWh) NOₓ (lb/MMBtu) SO₂ (lb/MMBtu) CO₂ (lb/MMBtu)
1 USC Coal (no CCS) Greenfield 1×735 MW 650.00 8,638.00 4,103.00 61.60 6.40 0.0600 0.09 206.0
2 USC Coal (95% CCS) Greenfield 1×819 MW 650.00 12,293.00 7,346.00 86.70 13.73 0.0600 0.09 10.3
3 Aeroderivative CT 4×54 MW Simple Cycle 211.00 9,447.00 1,606.00 9.56 5.70 0.0075 0.00 117.0
4 CT H-Class 1×H-Class Simple Cycle 419.00 9,142.00 836.00 6.87 1.24 0.0075 0.00 117.0
5 CC H-Class 2x2x1 Combined Cycle 2×1 1,227.00 6,266.00 868.00 12.12 3.41 0.0075 0.00 117.0
6 CC H-Class Single Shaft 1×1×1 Single Shaft 627.00 6,226.00 921.00 15.51 3.33 0.0075 0.00 117.0
7 CC w/95% CCS 1×1×1 H-Class + CCS 543.00 7,239.00 2,365.00 24.78 5.05 0.0075 0.00 6.0
8 Biomass w/95% CCS 1×BFB 50 MW 50.00 19,965.00 12,631.00 261.18 9.65 0.0800 0.03 10.3
9 Advanced Nuclear Brownfield 2×AP1000 2,156.00 10,608.00 7,861.00 156.20 2.52 0.0000 0.00 0.0
10 Small Modular Reactor 6×80 MW modules 480.00 10,046.00 8,936.00 121.99 3.19 0.0000 0.00 0.0
11 Geothermal Binary Cycle 50 MW 50.00 NA 3,963.00 150.60 0.00 0.0000 0.00 0.0
12 Hydroelectric (NSRD) 100 MW New Stream Reach 100.00 NA 7,073.00 33.54 0.00 0.0000 0.00 0.0
13 Onshore Wind (Large) 200 MW | 2.8 MW WTG 200.00 NA 1,489.00 33.06 0.00 0.0000 0.00 0.0
14 Onshore Wind (Retrofit) 150 MW | 1.5-1.62 MW WTG 150.00 NA 1,386.00 38.55 0.00 0.0000 0.00 0.0
15 Fixed-bottom Offshore Wind 900 MW | 15 MW WTG (Monopile Foundations) 900.00 NA 3,689.00 154.00 0.00 0.0000 0.00 0.0
16 Solar PV (Single-Axis Tracking) 150 MWAC 150.00 NA 1,502.00 20.23 0.00 0.0000 0.00 0.0
17 Solar PV + AC-Coupled Storage 150 MWAC Solar + 50 MW / 200 MWh Storage 150.00 NA 2,175.00 38.39 0.00 0.0000 0.00 0.0
18 Solar PV + DC-Coupled Storage 150 MWAC Solar + 50 MW / 200 MWh Storage 150.00 NA 2,561.00 39.24 0.00 0.0000 0.00 0.0
19 BESS (Lithium-ion) 150 MW / 600 MWh 150.00 NA 1,744.00 40.00 0.00 0.0000 0.00 0.0

3.2 Ventaja Espacial y Operativa

El footprint de un MMR oscila entre 20 y 85 m² por MW instalado, frente a los 7,000-12,000 m²/MW de las plantas solares a gran escala. Esta compacidad no es un dato anecdótico: permite instalar capacidad firme en entornos donde el suelo es escaso o costoso, como zonas urbanas densas, islas o instalaciones industriales.

Adicionalmente, los ciclos de combustible prolongados —de 5 a 25 años según el diseño— requieren apenas 20-50 kg de uranio por MWe instalado, lo que reduce drásticamente la logística de reabastecimiento y la vulnerabilidad asociada a disrupciones en el suministro.

3.3 Dimensión Geoestratégica

Más allá de la eficiencia técnica, los MMR constituyen un activo de seguridad energética. Al operar con uranio doméstico o de aliados confiables, reducen la dependencia del gas natural importado —particularmente de actores dominantes como Rusia y Kazajistán— y fortalecen la autonomía nacional frente a choques geopolíticos.

Esta combinación de compacidad tecnológica, resiliencia operativa y soberanía energética convierte a los MMR en un instrumento dual: una fuente limpia y continua, y una herramienta de política industrial y seguridad nacional.

4. El Rol del Uranio y la Fragilidad del Combustible

El uranio natural contiene apenas 0.7% de U-235, el isótopo fisible que libera cerca de 200 MeV por átomo al dividirse. El resto —más del 99%— corresponde al U-238, un isótopo fértil que, si bien no fisiona directamente, puede transformarse en plutonio-239 en reactores rápidos, extendiendo así el aprovechamiento energético del combustible.

Para que el uranio natural sea útil en reactores modulares, debe someterse a un proceso de enriquecimiento. El mineral extraído —conocido como yellowcake— se refina, se convierte en hexafluoruro de uranio (UF₆) y se somete a centrifugación para elevar la concentración de U-235: entre 3% y 5% para reactores convencionales, y entre 5% y 20% para los modulares avanzados.

Este proceso, que cuesta entre 100 y 150 USD/kg, está dominado por un pequeño grupo de actores. Rusia controla aproximadamente el 20% del mercado de enriquecimiento, lo que introduce una vulnerabilidad geopolítica significativa en la cadena de suministro nuclear.

Distribución de las reservas convencionales identificadas de Uranio - precio inferior a 130 $ / kgU a 1 de enero de 2023 (Fuente: NEA)

Distribución de las reservas convencionales identificadas de Uranio - precio inferior a 130 $ / kgU a 1 de enero de 2023 (Fuente: NEA)

Las reservas mundiales de uranio suman cerca de 6 millones de toneladas, equivalentes a unas ocho décadas de consumo al ritmo actual. Sin embargo, solo una fracción es apta para enriquecimiento avanzado, lo que plantea interrogantes sobre la sostenibilidad a largo plazo. A ello se suma una oportunidad estratégica poco explorada: las 2,000-3,000 toneladas de uranio altamente enriquecido (HEU) disponibles en arsenales militares podrían diluirse para uso civil, replicando el éxito del programa Megatons to Megawatts, que entre 1993 y 2013 convirtió ojivas nucleares rusas en combustible para reactores comerciales estadounidenses.

4.1 Dependencia del HALEU y Modelos de Recarga

La nueva generación de reactores depende de HALEU (High-Assay Low-Enriched Uranium), un combustible intermedio entre el uranio convencional y el de grado militar. En abril de 2025, el Departamento de Energía de EE. UU. asignó por primera vez pequeñas partidas de HALEU a cinco desarrolladores —TRISO-X, Kairos, Radiant, Westinghouse y TerraPower—, reconociendo implícitamente que no existe aún un suministro comercial doméstico consolidado.

La producción actual depende casi exclusivamente de reservas federales y material reprocesado de la NNSA (National Nuclear Security Administration), lo que limita la escalabilidad industrial y retrasa el despliegue comercial masivo.

Los diseños también difieren en su estrategia de recarga. Algunos, como el Radiant Kaleidos, emplean núcleos sellados de un solo ciclo que se reemplazan íntegramente cada 5-8 años. Otros, como el Westinghouse eVinci, utilizan módulos autónomos con ciclos similares. Este enfoque plug-and-play simplifica la operación y reduce los riesgos de manipulación en sitio, pero traslada la vulnerabilidad al eslabón logístico del combustible: transporte seguro, almacenamiento temporal y reposición periódica.

4.2 Riesgos Estratégicos

La oferta actual de HALEU solo cubre una fracción de la demanda proyectada para 2030. Cualquier retraso en la producción, transporte o distribución podría elevar el LCOE entre 15 y 25 USD/MWh, erosionando la competitividad frente al gas natural y las renovables firmes respaldadas por almacenamiento.

Hasta que el DOE y la industria establezcan una cadena de suministro robusta, diversificada y preferentemente doméstica, el combustible seguirá siendo el talón de Aquiles del ecosistema modular nuclear. Resolverlo no exige solo más capacidad de enriquecimiento y reprocesamiento, sino también acuerdos internacionales que garanticen seguridad, trazabilidad y autonomía energética.

5. Portafolio de Tecnologías: MMR y SMR en Desarrollo

5.1 Microreactores Modulares (MMR) — Proyectos en Fase de Validación

Tabla 5.1 — Microreactores Modulares (MMR) en Fase de Validación
Fuente: DOE/INL, desarrolladores públicos, análisis RAPIDS™ Framework (2025)
Desarrollador Modelo Capacidad (MWe) Uso Potencial Tecnología1 LCOE FOAK (USD/MWh)2 LCOE NOAK (USD/MWh)3 Disponibilidad Esperada
Westinghouse eVinci 5.0 Reactor de núcleo sólido con tubos de calor Bases militares remotas, minería, comunidades aisladas, backup industrial 180-220 95-115 2028-2029
Radiant Kaleidos 1.2 Reactor de helio presurizado con combustible TRISO Centros de datos, hospitales, instalaciones críticas, microgrids urbanas 200-250 105-125 2028-2030
Nano Nuclear ZEUS 1.5 Reactor de sales fundidas con núcleo líquido Sitios remotos, operaciones polares/desérticas, aplicaciones móviles 190-240 100-120 2029-2031
X-energy XENITH 5.0 Reactor de lecho de bolas con combustible TRISO Aplicaciones militares, bases navales, calor industrial (hidrógeno) 175-210 90-110 2029-2030
BWXT BANR 4.0 Reactor de espectro rápido con refrigerante líquido Desalinización, calor industrial, operaciones petroquímicas 185-230 95-120 2030-2032
1 Todos los diseños requieren HALEU (5-20% U-235). Ciclo de combustible: 5-10 años sin recarga
2 FOAK incluye costos de prototipo, validación regulatoria y curva de aprendizaje inicial
3 NOAK refleja producción en serie (≥10 unidades) con manufactura optimizada

Corte técnico del microreactor eVinci

Corte interno del microreactor eVinci (fuente: Westinghouse)

Corte interno del microreactor eVinci (fuente: Westinghouse)

Aplicaciones claves del MMR evinci

Aplicaciones multipropósito (fuente: Westinghouse)

Aplicaciones multipropósito (fuente: Westinghouse)

5.2 Pequeños Reactores Modulares (SMR) — Proyectos Avanzados

Tabla 5.2 — Pequeños Reactores Modulares (SMR) — Proyectos Avanzados
Fuente: DOE/NRC, desarrolladores públicos, análisis RAPIDS™ Framework (2025)1
Desarrollador Modelo Capacidad (MWe)2 Configuración3 Uso Potencial LCOE FOAK (USD/MWh) LCOE NOAK (USD/MWh)4 Disponibilidad Esperada
NuScale VOYGR 77 (módulo) 462–924 (planta) 6–12 módulos PWR integrados Reemplazo de plantas fósiles, grids regionales, calor distrital 95–125 65–80 2027–2029
Westinghouse AP300 300 PWR simplificado con sistemas pasivos Grids pequeños/medianos, complemento renovable, cogeneración 90–120 60–75 2028–2030
GE Hitachi BWRX-300 300 Reactor de agua en ebullición con refrigeración pasiva Reemplazo de carbón, islas energéticas, calor industrial 85–115 58–72 2028–2029
Kairos Power Hermes 35 (demo) | 140 (comercial) Reactor de sales fundidas con combustible TRISO Calor de proceso industrial, generación distribuida, H₂ verde 100–130 70–85 2027 (demo) | 2030–2032 (comercial)
TerraPower Natrium 345 (base) | 500 (pico + storage) Reactor rápido refrigerado por sodio + storage térmico Balance de red con renovables, almacenamiento integrado, flexibilidad 95–130 65–80 2030–2031
Holtec SMR-160 160 PWR compacto con sistema de seguridad pasiva Plantas industriales, generación distribuida, desalinización 90–125 62–78 2029–2031
1 Ciclo de combustible: 18–24 meses (LEU convencional) o 5–7 años (HALEU)
2 Los SMR ofrecen economías de escala superiores a los MMR, pero menor flexibilidad de despliegue
3 Configuraciones modulares permiten expansión incremental según demanda
4 NOAK refleja series de ≥20 unidades con supply chain consolidada

SMR NuScale Power Module

NuScale Power Module Cutaway (Fuente: NuScale)
NuScale Power Module Cutaway (Fuente: NuScale)

Standard Plant SMR Nu Scale

4 Modules (fuente: NuScale)

4 Modules (fuente: NuScale)

6. Conclusiones y Recomendaciones

Los microreactores modulares no son una promesa futura: son una realidad técnica en fase de validación comercial, respaldada por inversión privada, reforma regulatoria y prototipos operacionales. Su valor estratégico radica no solo en su capacidad de generar energía limpia y constante, sino en su potencial para redefinir la arquitectura energética de infraestructuras críticas, reducir la dependencia de combustibles fósiles importados y fortalecer la resiliencia frente a disrupciones geopolíticas.

No obstante, su escalamiento depende de resolver el cuello de botella del HALEU. Sin una cadena de suministro doméstica robusta, los MMR permanecerán como una tecnología nicho, incapaz de competir en escala con el gas natural o de responder a la demanda creciente de los sectores digital, industrial y militar.

Recomendaciones prioritarias:

  1. Acelerar la producción doméstica de HALEU mediante inversión federal coordinada con actores privados.

  2. Establecer acuerdos internacionales para diversificar fuentes de uranio enriquecido y reducir dependencia de monopolios regionales.

  3. Reactivar programas de reconversión de HEU militar en combustible civil, ampliando el legado del Megatons to Megawatts.

  4. Priorizar despliegues piloto en infraestructura crítica (bases militares, hospitales, data centers) para validar modelos operativos y financieros.

  5. Desarrollar incentivos fiscales que reconozcan el valor de la resiliencia energética, más allá del LCOE marginal.

7. Referencias

Glosario Técnico

JR Engineering — RAPIDS™ Framework
From data to operational wisdom
rapids@jrengineering.com.co

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