小型模块化反应堆（通常简称小堆，SMR）目前被普遍认为是一项革命性的核能技术，但小并不是小堆的全部特点，也就是说有望成为潜在游戏规则改变者的小堆不仅仅是其功率或者尺寸小，而是小堆的设计充分利用其较小的功率和尺寸带来变革性的安全特性、交付模式和商业案例。简单小结即，对于小堆来说，“小”很重要，但小不是唯一特征，而是要在小的基础上做文章（提升安全性、降低财务风险、减小应急计划区等），从而实现其竞争力。

小堆现在通常被定义为输出功率在10 MWe和300 MWe之间的核反应堆。通过更高程度的模块化、标准化和工厂化建造相结合，以最大限度地提高系列经济性（或“系列化效应”）。不同的模块可以运输到现场并进行组装，从而节省现场施工时间，降低不确定性。

正在开发的多种SMR设计采用了不同的冷却剂和燃料形式，具有不同的技术成熟度（TRL）和认证成熟度（LRL），SMR设计一般可分为下述五类：

单机组轻水堆SMR：使用成熟的轻水堆技术和燃料，独立配置，以提供可替代小型化石燃料机组或作为分布式发电部署的独立机组。

多模块轻水堆SMR：同样使用轻水堆技术，可以作为中等规模基荷容量的替代或在分布式发电框架中运行，具体取决于发电量。

移动/可运输SMR：目前采用轻水堆技术，易于从一个位置移动到另一个位置，浮动反应堆属于此类。

四代堆（Gen IV）SMR：采用用先进、非轻水堆技术，包括过去第四代反应堆国际论坛（GIF）研究的许多设计。

微型模块化反应堆（微堆，MMR）：容量小于10 MWe的设计，通常能够半自动运行，相比较大的SMR具有更好的运输能力。这类技术通常不基于轻水堆，而是应用了更广泛的技术，包括Gen IV。MMR主要用于偏远地区的脱网运行，在这些地区，它们将与其他形式电源竞争。

基于轻水堆的SMR设计是最成熟的，具有最高的TRL和LRL，并且可能最早用于商业部署。部分设计正在建设中（如阿根廷的CAREM、中国的玲珑一号ACP100）或已投运（如俄罗斯的KLT-40S）。其他设计正在取得重大认证进展，并可能在2030年建成原型堆。这些技术是全球运行的第二代和第三代反应堆的小幅进化版本，能够从数十年的运行和监管经验中获益。对于加压重水反应堆（PHWR）技术，也可以得出类似的结论。

与轻水堆相比，四代堆技术使用了不同的冷却剂（如液态金属、熔融盐或气体）和不同的系统配置。尽管基于四代堆的设计不能达到轻水堆的运行和监管经验水平，而且在某些领域仍需要进行更多的研究，但这些设计还是得益于过去大量的研究和开发历史，开发商和监管机构可以借鉴。最成熟的四代堆设计是金属冷却和气体冷却反应堆，其中一些装置目前正在运行或建设中。由于出口温度较高以及采用先进核燃料循环，这些设计还具备用于非电力应用的潜力。