Multi-objective location routing problems for nuclear power plants and nuclear waste disposal centers

Abstract

Birçok ülke tarafından kullanılan nükleer enerji, günümüzde geleceğin enerji kaynakları arasında yerini almıştır. Türkiye'de son yıllarda, nükleer enerji alternatif enerji olarak neredeyse bütün toplum tarafından kabul edilmiştir. Sonuç olarak, Türkiye'de nükleer santral kurulumu için araştırmalar ve incelemeler hızlanmıştır. Bu tezde, Türkiye için çok amaçlı yer seçimi ? rotalama matematik modeli geliştirilmiş ve gerçek veriler kullanılarak Türkiye'ye uygulanmıştır. Model, bağlı olduğu aday kümelerinden nükleer santral ve nükleer atık depolama merkezleri için en iyi bölgeleri seçer ve her nükleer santralden, her atık depolama merkezine taşınması için ideal nükleer atık miktarını belirler. Problem beş tane amaç fonksiyonu içerir. Bunlar; toplam maliyetin en küçüklenmesi, nükleer atıkların taşınmasını, nükleer santrallerin ve nükleer atık depolama merkezlerinin kurulmasını toplumun istememesinin en küçüklenmesi ve nükleer atıkları taşıyan kamyonların toplam kaza riskinin en küçüklenmesidir. Ayrıca, nükleer santrallerin ve nükleer atık merkezlerinin depremden zarar görme riskinin en küçüklenmesi ve son olarak nükleer santrallerin ve nükleer atık merkezlerinin terör saldırılarından zarar görme riskinin en küçüklenmesidir. Model ayrıca, nükleer atık depolama merkezlerinin ve nükleer santral içerisinde açılacak geçici depolama merkezlerinin kapasiteleri ile ilgili kısıtlar içermektedir. Modelde desteksiz zayıf Pareto sonuçları bulmak için ağırlıklı Çebişev yöntemi kullanılmıştır. Matematik model GAMS 23.6 kullanılarak formüle edilmiş ve çözülmüştür. Tez için gereken veriler ArcGIS Spatial Analyst 10.0 kullanılarak elde edilmiştir.

Nuclear energy is used by many countries and, has already taken its place among the future sources of energy. In Turkey, nuclear energy has recently been accepted by the majority of people as an alternative energy source. As a result, inspections and research have accelerated to establish a nuclear power plant. In this thesis, a new multi-objective location-routing mathematical model is developed and implemented using actual data for Turkey. The model selects best locations for nuclear power plants and disposal centers from respective candidate sets and then identifies the optimal amount of nuclear waste to transport from each nuclear power plant to each disposal center. The problem includes the following objective functions: Minimizing total cost of establishing nuclear power plants and disposal centers, transporting nuclear wastes between them, and holding nuclear wastes, minimizing total social rejection for the establishment of nuclear power plants and disposal centers and transportation of nuclear wastes, minimizing total accident risk of truck, minimizing total risk of earthquake damage to nuclear power plants and disposal centers, and minimizing total risk of terror attacks to the locations of nuclear power plants and disposal centers. The model also includes constraints related to the capacities of disposal centers and temporary nuclear waste holding storages that might be opened inside the nuclear power plants. As the multi ? objective decision making method, weighted Tchebycheff method is used and weakly Pareto optimal (weakly non ? dominated) solutions are obtained. The mathematical model is formulated and solved by GAMS 23.6. Data required for the thesis is obtained using the ArcGIS Spatial Analyst 10.0.