한국원자력연구원은 전력생산과 해수담수화를 동시에 수행하고 친환경적인 SMART 원자로를 개발하였다. SMART 원자로의 여러 구조물 중에 제어봉 구동 장치(CRDM)는 제어봉의 삽입 량을 조절하여 원자로의 출력을 조정하고 비상시 제어봉을 긴급 삽입하여 원자로를 정지시키기 위한 기기이다. 본 연구의 목적은 제어봉 구동 장치의 구조적 건전성을 확보하기 위해서 동특성해석을 수행하는 것이다. 또한 향후 내진해석에 활용될 단순모델의 활용을 위해 상세모델과의 비교, 검증을 수행하였다. 해석은 유한요소 해석기법을 활용하였고 상용해석 프로그램인 ABAQUS 와 ANSYS V12 를 사용하였다. 유한요소 해석모델은 상세모델인 3-D Solid 모델과 단순모델인 Beam 모델을 작성하여 비교하였고 추가로 단순모델을 오일러 보인 Beam4 요소와 티모센코 보인 Beam188 요소로 작성하여 비교 검토하였다. 향후 SMART 원자로집합체의 단순모델을 작성하여 내진해석 등 다양한 해석에 활용될 계획이므로 단순모델은 상세모델과의 오차를 줄이기 위해서 모델 보정(model updating)이 수행되었다.
The Korea Atomic Energy Research Institutes has been developing the SMART (System integrated Modular Advanced ReacTor), an environment-friendly nuclear reactor for the generation of electricity and to perform desalination. SMART reactors can be exposed to various external and internal loads caused by seismic and coolant flows. The CRDM(control rod drive mechanism), one of structures of the SMART, is a component which is adjusting inserting amount of a control rod, controlling output of reactor power and in an emergency situation, inserting a control rod to stop the reactor. The purpose of this research is performing the analysis of dynamic characteristic to ensure safety and integrity of structure of CRDM. This paper presents two FE-models, 3-D solid model and simplified Beam model of the CRDM in the coolant, and then compared the results of the dynamic characteristic about the two FE-models using a commercial Finite Element tool, ABAQUS CAE V6.8 and ANSYS V12. Beam 4 and beam 188 of simplified-model were also compared each other. And simplified model is updated for accuracy compare to 3-D solid.
