Små modulära kärnreaktorer skulle kunna ge kärnkraft till små samhällen och landsbygdsområden som för närvarande tjänas av miljöskadliga fossila energikällor. Att bedöma potentialen hos dessa reaktorer innebär att hålla ett öga på det förflutna, med en annan fast fast i framtiden.

Små modulära kärnkraftsreaktorer (SMR) skulle kunna övervinna kostnadsöverskridanden och konstruktionsproblem som har följt en kärnkraftsindustri dominerad av större reaktorer. En aktuell ny Fysik öppen papper av Esam Hussein, Tekniska fakulteten, Universitetet i Regina, Kanada, granskar den aktuella statusen för SMR och de fördelar de ger.

Världens energiekonomi har blivit starkt beroende av kärnkraft, med försäljning av el genererad av kärnkraft som står för 40-50 miljarder dollar i försäljning varje år och över 100, 000 arbetare som bidrar till produktionen enbart i USA. Än, trots att de är mycket "renare" när det gäller utsläpp av växthusgaser än fossila bränslen, generera elektricitet utan att förbränna kol, kärnkraften är långt ifrån perfekt. Ett av problemen är att kärnkraftverk med klyvning är dyra att bygga och kräver mycket utrymme. Detta lämnar vissa samhällen och landsbygdsområden dåligt betjänade av kärnkraft och potentiellt av energi med låga koldioxidutsläpp. SMR kan ge en lösning.

"Små modulära reaktorer kan stödja hållbar utveckling genom att ekonomiskt tillhandahålla tillförlitlig baslastel, begränsa utsläppen av växthusgaser och möjliggöra social rättvisa genom att leverera energi till isolerade och berövade samhällen och dem med begränsade ekonomiska medel, ", säger Hussein. "Denna kritiska granskning visar att de som utvecklar den framväxande små modulära reaktorteknologin kan dra stor nytta av tidigare små reaktorer och kan lära av de utmaningar som har stått inför modulär design, tillverkning och konstruktion inom varvsindustrin."

Förutom dessa fördelar, Hussein påpekar att SMR kan spela en betydande roll vid bortskaffande av vapenplutonium, bränna det för att ge hållbar kärnbränsleproduktion. Forskaren fortsätter:"Många jurisdiktioner överväger små modulära reaktorer som ett effektivt sätt att bekämpa klimatförändringar, dra fördel av deras flexibilitet och den förväntade minskningen av byggtid och kostnader, i jämförelse med konventionella; stora kärnreaktorer."

För att bedöma lönsamheten hos SMR, Hussein fokuserar på designen av mer än 100 reaktorer för att bedöma deras litenhet –  i termer av både storlek och kraft – föga överraskande, en viktig avgörande faktor för reaktorer. Internationella atomenergiorganet (IAEA) bestämmer att "små reaktorer" är alla reaktorer med effekt upp till 300 MW-elektrisk (MWe).

Hussein bedömer också modulariteten hos sådana reaktorer, en aspekt som lättast definieras som att ha oberoende eller löst kopplade komponenter som har fristående funktionalitet och kan ersättas eller bytas ut mot liknande system. "De flesta nya små modulära reaktorer har säkerhets- och driftsfunktioner som prövades och testades under kärnkraftens pionjärår, men begreppet modularitet är fortfarande tvetydigt, " säger han. "Eftersom detta var en kritisk recension, alla aspekter av tekniken måste övervägas och analyseras."

Huvudslutsatsen i granskningsdokumentet var att även om SMR erbjuder ett antal fördelar jämfört med större reaktorer, inklusive att låta ett kraftverk gradvis bygga upp sin kapacitet utan att begå och riskera stort kapital i förväg, mycket mer kunskap behövs för att perfekta sådana enheter. Lyckligtvis, denna kunskap kan hämtas från designen, testning och drift av tidigare små reaktorer.

Vad som är mer tvetydigt och svårare att bedöma är det växande konceptet med modularitet, ett något kontroversiellt område som behöver ytterligare forskning och utredning. Detta innebär att SMR presenterar något av en dikotomi inom kärnkraftsområdet - med ett beprövat element och en mer experimentell aspekt. Som Hussein kortfattat avslutar:"Vad är nytt och gammalt på samma gång? En liten modulreaktor!"