Estudio de conexión de un reactor nuclear de pequeña potencia a partir de su simulación en software especializado determinando su interacción con el sistema eléctrico de potencia

Abstract

Esta investigación propone la integración de un Reactor Modular Pequeño (SMR) en un sistema eléctrico, utilizando herramientas de simulación para evaluar su impacto técnico. Se empleó un sistema estándar IEEE de 39 barras como modelo base para realizar estudios comparativos bajo dos escenarios: con y sin la conexión de un SMR de 300 MVA. Las simulaciones se llevaron a cabo con Power Factory DIgSILENT®, centrándose en cuatro áreas clave: análisis del flujo de potencia, estabilidad transitoria, confiabilidad ante contingencias N-1 y estudios de cortocircuito. Los resultados mostraron que el SMR contribuyó a la mejora del perfil de voltaje, al alivio de carga en líneas críticas, al aumento de la inercia durante perturbaciones y a variaciones menores en los niveles de corriente de cortocircuito. Estos hallazgos respaldan la idea de que los SMR pueden proporcionar beneficios técnicos en sistemas eléctricos con alta variabilidad, como es el caso de Colombia. El estudio proporciona un marco de referencia para futuros análisis que consideren la inclusión de la generación nuclear en matrices energéticas diversificadas.

Abstract This research proposes the integration of a Small Modular Reactor (SMR) into an electrical power system, using simulation tools to evaluate its technical impact. A standard IEEE 39-bus system was used as the base model to perform comparative studies under two scenarios: without and with the connection of a 300 MVA SMR. The simulations were carried out using PowerFactory DIgSILENT®, focusing on four key areas: power flow analysis, transient stability, N−1 contingency reliability, and short-circuit studies. Results showed that the SMR contributed to voltage profile improvement, load relief on critical lines, increased inertia during disturbances, and minor variations in short-circuit current levels. These findings support the idea that SMRs can provide technical benefits in power systems with high variability, as is the case in Colombia. The study provides a reference framework for future analyses considering the inclusion of nuclear-based generation in diversified energy matrices.