Nombre des avantages des PMR sont intrinsèquement liés à leur conception et à leurs caractéristiques — petits et modulaires. Étant donné leur empreinte plus réduite, les PRM peuvent être implantés à des emplacements qui ne conviennent pas à des centrales nucléaires de plus grande taille. Il est possible de fabriquer des unités préfabriquées de PRM avant de les expédier et de les installer sur site, ce qui rend leur construction moins onéreuse que celle des grands réacteurs de puissance, qui sont souvent conçus sur mesure pour un emplacement particulier, ce qui entraîne parfois des retards de construction. Les PRM permettent des économies en ce qui concerne le coût et le temps de construction, et ils peuvent être déployés progressivement pour répondre à la croissance de la demande énergétique.
Parmi les difficultés que pose l’accélération de l’accès à l’énergie on peut citer l’infrastructure, à savoir la couverture limitée du réseau dans les zones rurales, ainsi que les coûts de connexion au réseau pour l’électrification rurale. Une centrale ne devrait pas représenter plus de 10 % de la capacité installée totale du réseau. Dans les zones où les lignes de transmission et la capacité du réseau sont insuffisantes, les PRM peuvent être installés dans le cadre d’un réseau existant ou à distance, hors réseau, du fait de leur plus faible puissance électrique, pour fournir une énergie à faible émission de carbone à l’industrie et à la population. Cela est particulièrement vrai pour les microréacteurs, qui sont un sous-ensemble de PRM conçus pour générer une puissance électrique allant généralement jusqu’à 10 MWe. Les microréacteurs ont une empreinte plus réduite que les autres PRM et seront mieux adaptés aux régions pour lesquelles une énergie propre, fiable et abordable est inaccessible. En outre, les microréacteurs pourraient servir d’alimentation de secours dans les situations d’urgence ou remplacer les groupes électrogènes qui sont souvent alimentés au diesel, par exemple, dans les communautés rurales ou les entreprises situées dans des zones reculées.
Les modèles de PRM sont généralement plus simples que ceux des réacteurs actuels, et leur concept de sûreté repose souvent davantage sur des systèmes passifs et des caractéristiques de sûreté intrinsèque (comme une puissance et une pression d’utilisation faibles), ce qui signifie qu’aucune intervention humaine ou puissance ou force externe n’est requise pour arrêter les systèmes, car les systèmes passifs reposent sur des phénomènes physiques, tels que la circulation naturelle, la convection, la gravité et la pressurisation autogène. Ces marges de sécurité accrues, dans certains cas, éliminent ou réduisent considérablement le risque de rejets radioactifs dangereux dans l’environnement et l’espace public en cas d’accident.
Les PRM ont des besoins en combustible réduits. Le combustible des centrales nucléaires équipées de PRM devrait être renouvelé tous les trois à sept ans, c’est-à-dire moins fréquemment que dans les centrales traditionnelles, qui nécessitent un rechargement chaque année ou tous les deux ans. Certains PRM sont même conçus pour fonctionner jusqu’à 30 ans sans renouvellement du combustible.