Pequenos reatores modulares ou SMR: o que são e como funcionam

A nova geração de energia nuclear: tecnologia avançada para um sistema energético mais flexível

Descarbonização Eficiência energética

Os pequenos reatores modulares são uma nova geração de reatores de fissão projetados para serem mais versáteis, flexíveis, escaláveis e eficientes. Sua natureza modular permite a fabricação industrializada de componentes e sua montagem posterior no local, reduzindo custos, prazos e incertezas na construção.   

 
Imagem gerada por Inteligência Artificial

Os pequenos reatores modulares, conhecidos como SMR (sigla em inglês para Small Modular Reactors), representam a vanguarda tecnológica no campo da energia nuclear de fissão. Seu desenvolvimento visa ampliar as possibilidades dessa tecnologia, incorporando projetos de menor tamanho, maior padronização e novas aplicações além da geração convencional de energia elétrica, e estão despertando um interesse crescente em todo o mundo.  

Diferentemente da abordagem tradicional das grandes usinas, projetadas para produzir grandes volumes de eletricidade, os SMRs são um novo projeto de reator nuclear mais compacto que incorpora as vantagens da portabilidade e da facilidade de construção, o que permite reduzir custos e transportá-los para locais de difícil acesso. Em um contexto marcado pelo aumento da demanda energética descentralizada, ligada principalmente ao crescimento dos data centers, e pela necessidade de avançar rumo a economias de baixo carbono, os SMRs se destacam como uma tecnologia a ser acompanhada de perto no caminho da eletrificação, da redução da dependência de combustíveis fósseis e do reforço da segurança energética.  


O que é um SMR (Small Modular Reactor)? Definição e características:

Os reatores modulares de pequeno porte, ou reatores SMR, representam uma evolução da tecnologia nuclear voltada para responder a novos desafios energéticos. Seu tamanho reduzido, a possibilidade de fabricação em fábrica e seu transporte em módulos poderiam contribuir para reduzir os tempos de construção no local, melhorar a qualidade da fabricação e facilitar implantações mais escaláveis. 

Esses reatores geralmente têm potência de até 300 megawatts elétricos (MW) por unidade, embora existam projetos avançados de até 470 MWe, o que representa cerca de um terço da capacidade de geração dos reatores tradicionais. Sua modularidade permite reduzir tempos e custos de construção e facilita sua implantação progressiva. Dentro dessa categoria também estão os chamados microrreatores, com capacidades ainda menores, geralmente abaixo de 10 MW, voltados a aplicações específicas ou locais remotos fora da rede estatal.  

Além de produzir eletricidade, o projeto inovador dos SMRs permitirá que desempenhem um papel relevante em aplicações industriais e energéticas complementares. Entre seus usos potenciais estão a produção de calor industrial, hidrogênio, dessalinização de água, aquecimento urbano, armazenamento térmico ou fornecimento energético a locais remotos. 

Em conjunto, os reatores nucleares modulares oferecem maior adaptabilidade a diferentes necessidades energéticas. Seu objetivo não é substituir as grandes usinas nucleares, mas complementar o parque existente, ampliando o alcance da energia nuclear para novos segmentos de demanda e aplicações energéticas.  

Como funcionam os pequenos reatores modulares?

Embora o conceito seja inovador, o princípio de funcionamento de um reator modular de pequeno porte se baseia em uma tecnologia conhecida e comprovada. Assim como em outras usinas nucleares modulares, a geração de energia elétrica parte da fissão nuclear. 

Fissão nuclear e sistemas de resfriamento passivo 

Em um reator nuclear, a eletricidade é produzida a partir da fissão nuclear do urânio, um processo no qual os núcleos atômicos se dividem, liberando uma grande quantidade de energia na forma de calor. Esse calor é utilizado para gerar vapor, que aciona uma turbina conectada a um gerador elétrico. 

Os SMRs possuem um alto nível de segurança inerente, já que, por exemplo, utilizam sistemas de segurança passivos baseados em fenômenos naturais, como a circulação de refrigerante por gravidade ou a transmissão de calor por convecção, o que permite um resfriamento indefinido sem a necessidade de intervenção do operador e com alta independência em relação ao abastecimento externo ou à reposição de água. Alguns projetos de SMR contemplam a instalação subterrânea dos reatores, o que proporciona maior segurança contra possíveis acidentes causados por eventos externos e menor risco diante de ações maliciosas. Da mesma forma, alguns SMR oferecem a possibilidade de utilizar combustível usado de reatores convencionais, o que permitiria reduzir os resíduos radioativos e aumentar a eficiência global do ciclo. 

Tecnologias: reatores de água, sais fundidos e gás hélio 

Nem todos os pequenos reatores modulares são iguais. Alguns utilizam água como refrigerante, seguindo o modelo dos reatores tradicionais. No entanto, existem projetos mais inovadores que estão explorando alternativas como refrigeração por sais fundidos, metais líquidos ou gás em alta temperatura. 

Os reatores de sais fundidos, por exemplo, empregam misturas de sais em alta temperatura que permitem operar em temperaturas mais elevadas e com maior eficiência térmica. Por sua vez, os reatores resfriados por gás em alta temperatura, como o hélio, oferecem vantagens em termos de estabilidade e capacidade de fornecer calor de processo. Os SMRs refrigerados por metais líquidos se destacam por sua excelente transferência de calor e operação a baixa pressão. Essa diversidade tecnológica amplia as possibilidades de aplicação da energia nuclear, tanto na geração de energia elétrica quanto em usos industriais. 

Principais vantagens dos SMRs em usinas nucleares modulares

Os SMRs estão ganhando destaque mundialmente devido a uma série de vantagens que respondem aos desafios atuais do setor energético: 

  • Maior segurança e redução de riscos

    Um dos principais atrativos do reator modular pequeno é seu projeto voltado para a segurança. A combinação de tamanho reduzido, sistemas passivos de refrigeração e configurações simplificadas, bem como projetos avançados de combustível, aumenta a robustez da instalação, melhora as margens de segurança e fortalece as margens de segurança operacional. 

    Sua menor potência também implica um estoque radioativo mais reduzido do que nos reatores convencionais, o que contribui para limitar o impacto potencial de incidentes e facilita a desativação progressiva das instalações ao final de sua vida útil. 

  • Economia de custos e tempo de construção

    A fabricação em série de módulos permite otimizar os processos industriais, gerar economias de escala e reduzir custos. Ao contrário das grandes usinas, cujos prazos de construção no Ocidente podem ultrapassar uma década, os SMRs visam ser concluídos em períodos significativamente mais curtos, não ultrapassando cinco anos. Isso representa uma mudança de paradigma da tradicional “economia de escala” para uma “economia de série”, baseada na padronização e na produção repetitiva. 

    Essas vantagens se devem principalmente ao menor tamanho das usinas, ao uso de projetos mais simples e padronizados e à montagem de módulos pré-fabricados, o que reduz a complexidade e os prazos das atividades de construção no canteiro de obras. Além disso, permitem uma implantação gradual da capacidade por meio da incorporação progressiva de módulos, reduzindo as necessidades de investimento inicial, diminuindo o risco financeiro e adaptando-se de forma mais flexível ao crescimento da demanda energética.

  • Flexibilidade de localização e instalação

    Graças ao seu tamanho reduzido, as necessidades de terreno e de uso de água dos SMRs são muito menores do que as exigidas pelas usinas convencionais, fazendo com que sejam boas opções para regiões com recursos hídricos limitados e/ou com redes de distribuição pequenas, inclusive para locais remotos sem acesso à rede principal ou instalações que exigem um fornecimento muito estável, como bases militares ou complexos industriais. 

    Alguns países estão avaliando a reutilização de antigas instalações de usinas a carvão para a implantação de SMRs, aproveitando as infraestruturas existentes, a fim de acelerar a transição para sistemas energéticos com menos emissões. 

  • Integração com energias renováveis e novos usos industriais

    Outra grande vantagem dos SMRs é sua flexibilidade operacional. Sua capacidade de modular a produção de energia elétrica permite que eles complementem eficazmente as energias renováveis, favorecendo sua integração em sistemas de geração variável com alta presença de energias renováveis, como a solar ou a eólica. Além disso, alguns projetos de SMRs integram armazenamento de energia por meio de sais fundidos, o que permite acumular energia durante várias horas do dia e gerar eletricidade em outros horários. 

    Além da geração de energia elétrica, alguns projetos também são voltados para aplicações industriais por meio da geração de calor, tais como a produção de hidrogênio, a dessalinização da água do mar ou o fornecimento de calor para processos industriais.  

Desafios enfrentados pelos SMRs

Embora os reatores modulares de pequeno porte ofereçam vantagens significativas, sua implantação em grande escala ainda enfrenta vários desafios técnicos, regulatórios e econômicos.

  • Desenvolvimento de uma cadeia de suprimentos adequada

    A produção em série dos módulos padronizados dos SMR requer fábricas capazes de produzir e testar esses módulos com os altos níveis de qualidade e segurança exigidos pela indústria nuclear, o que é algo totalmente novo.

  • Processos complexos de licenciamento

    Muitos projetos incorporam tecnologias inovadoras que devem ser avaliadas e aprovadas pelos órgãos reguladores de cada país antes de poderem ser implementadas, o que exige a modificação do atual marco regulatório e legal, o que pode prolongar os prazos de licenciamento.

  • Altos custos iniciais

    O desenvolvimento e a certificação de um novo projeto de SMR exigem grandes investimentos e podem levar mais de uma década de trabalho até sua conclusão.

  • Disponibilidade de combustível nuclear avançado

    Uma parte significativa dos SMRs avançados utiliza combustíveis com maior enriquecimento do que os empregados nos reatores atuais. Atualmente, a capacidade industrial disponível para fornecer esse tipo de combustível constitui um dos principais desafios para sua implantação comercial generalizada.

  • Incerteza econômica

    Embora os SMRs prometam reduzir custos à medida que a tecnologia amadureça e alcance economias de escala, atualmente há incerteza quanto aos seus custos reais de construção e operação. Isso se deve ao fato de que grande parte dos projetos ainda se encontra em fases iniciais de desenvolvimento, com alguns protótipos começando a ser construídos em vários países.

  • Dependência do apoio financeiro público

    Dados os elevados investimentos necessários para desenvolver e levar essas tecnologias ao mercado, a implantação dos SMRs depende atualmente, em grande medida, do apoio governamental e de mecanismos específicos de financiamento que impulsionem seu desenvolvimento e comercialização.

Situação atual dos SMRs no mundo

Em nível mundial, os pequenos reatores modulares (SMR) passaram de uma tecnologia principalmente conceitual para uma fase de demonstração e primeiros projetos comerciais, impulsionados pela necessidade de descarbonizar a economia, reforçar a segurança energética e atender à crescente demanda por eletricidade de setores como data centers e inteligência artificial. Países como Estados Unidos, Reino Unido, Canadá, China ou Rússia contam atualmente com inúmeros projetos em andamento, em diferentes estágios de desenvolvimento, desde o licenciamento de novos projetos ou a construção dos primeiros protótipos até a entrada em operação dos projetos mais avançados. 

O primeiro reator modular de pequeno porte em operação no mundo foi a usina nuclear flutuante Akademik Lomonosov, que começou a fornecer eletricidade à rede em 2019 em Chukotka, uma região remota no leste da Rússia. Também está em operação comercial desde 2023 o reator chinês HTR-PM, o primeiro reator modular avançado de alta temperatura conectado à rede elétrica.

Órgãos como a AIEA e a Agência para a Energia Nuclear (NEA) estão promovendo a cooperação internacional, o intercâmbio de conhecimento e a análise técnica dessa tecnologia. Essas agências também impulsionam iniciativas e ferramentas de acompanhamento, como o Painel de Controle Digital de Pequenos Reatores ModularesLink externo, abra em uma nova aba.  da NEA, que compila informações sobre os projetos de SMR em desenvolvimento em todo o mundo e seu nível de maturidade.

Na Europa, esse esforço é complementado pela Aliança Europeia de SMR, uma iniciativa apoiada pela Comissão Europeia que reúne empresas, organismos de pesquisa, órgãos reguladores e usuários potenciais com o objetivo de acelerar o desenvolvimento e a implantação dos SMR, fortalecer a cadeia de suprimentos europeia e promover a harmonização dos marcos regulatórios. Por sua vez, a União Europeia considera os SMRs uma tecnologia estratégica para diversificar a matriz energética e fortalecer a segurança e a autonomia energética, além de perseguir os objetivos de descarbonização (Net Zero). 


O papel dos SMR na transição energética e no futuro

Em um contexto marcado pela eletrificação da economia e pelo aumento da demanda por energia elétrica, a energia nuclear se apresenta como uma tecnologia complementar às energias renováveis e uma aliada fundamental na transição energética. As usinas nucleares produzem eletricidade de forma contínua, sem emitir gases de efeito estufa, proporcionando estabilidade e segurança no abastecimento ao sistema elétrico. Essa capacidade faz com que a energia nuclear seja um complemento ideal para fontes renováveis, como a solar ou a eólica, cuja produção depende das condições meteorológicas. 

Esse papel ganha especial relevância diante do crescimento dos data centers, impulsionado pela expansão da inteligência artificial e dos serviços digitais. Essas instalações exigem um fornecimento de energia elétrica confiável, disponível 24 horas e em grande volume (cerca de 1% da demanda elétrica mundial atual), o que renovou o interesse pela energia nuclear. Como prova dessa tendência, empresas de tecnologia como Google, Meta, Microsoft ou Amazon já assinaram contratos de compra e venda de energia de longo prazo e parcerias com o setor nuclear para garantir parte de seu abastecimento futuro. 

Nesse cenário, os pequenos reatores modulares podem desempenhar um papel relevante graças à sua capacidade de serem implantados gradualmente e de se adaptarem a diferentes necessidades energéticas. Embora seu desenvolvimento comercial ainda precise superar importantes desafios tecnológicos, regulatórios e econômicos, os SMRs se destacam como uma das tecnologias destinadas a contribuir para um sistema energético mais limpo, flexível e resiliente.