當戰爭來臨,核電廠依然無法供電

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導論

在現代戰爭的背景下,一個普遍的誤解是,要使一座核電廠失效,必須對其核心——反應爐圍阻體——進行毀滅性的直接攻擊。然而,這種看法忽略了一個更為根本且脆弱的現實:核電廠是一個高度複雜且相互依賴的系統,其持續運作的能力懸於數條關鍵的「生命線」之上。本報告旨在深入剖析,在不直接攻擊反應爐的前提下,存在多種戰術與戰略手段,能有效且長期地癱瘓一座核電廠的電力輸出能力,甚至引發災難性的安全危機。

俄烏戰爭中札波羅熱核電廠(Zaporizhzhia Nuclear Power Plant, ZNPP)的持續危機,為此提供了嚴峻的實證。該案例揭示,核電廠的真正脆弱性並不在於其堅固的核心,而在於其對外部電網、輔助冷卻系統、後勤供應鏈以及數位控制系統的絕對依賴 。一個有決心且具備現代作戰能力的對手,可以透過精確打擊這些看似次要的「軟目標」,達成使核電廠停擺的戰略目的,其效果不亞於一場直接的強攻,但風險與成本卻低得多。  

本報告將逐一解構這些非反應爐攻擊途徑,詳細闡述如何透過攻擊外部電網基礎設施、癱瘓廠區內的輔助系統、發動網路與電磁脈衝攻擊等方式,有效切斷核電廠的電力供應,並將其從一個國家電力資產,轉變為一個沉重的安全負擔。

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第一節:攻擊電網生命線:切斷廠外電力

切斷核電廠與外部電網的物理連接,是使其癱瘓最直接且有效的方法。核電廠即使在停機狀態下,也必須持續從外部電網獲取電力,以驅動冷卻系統,移除反應爐和用過燃料池中的衰變熱 。因此,攻擊電網的關鍵節點,就等於扼住了核電廠的咽喉。  

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1.1 變電站與高壓變壓器:電網的阿基里斯之腱

電網的戰略脆弱點並非廣闊的輸電線路,而是集中了關鍵設備的變電站,特別是其中的大型電力變壓器(Large Power Transformers, LPTs)。這些設備具有幾個致命弱點:  

  • 關鍵作用與集中性: 儘管大型變壓器數量僅佔美國所有變壓器的不到3%,但它們承載了全國60%至70%的電力傳輸,是電網中無法繞行的關鍵節點 。  
  • 物理脆弱性: 變壓器體積龐大,難以有效加固,且通常位於僅由簡單圍欄保護的偏遠地區,使其極易受到來自遠距離的武器攻擊,例如狙擊步槍或反戰車飛彈 。2013年加州梅特卡夫(Metcalf)變電站遭受的攻擊事件便證明,一個小型團隊僅用步槍就能癱瘓多台大型變壓器 。  
  • 災難性的替換週期: 這是最致命的弱點。大型變壓器是高度客製化的設備,無法大量庫存。在當前的全球供應鏈環境下,訂購一台新的大型變壓器的前置時間長達2至4年 。美國本土的製造能力僅能滿足約20%的需求,嚴重依賴進口 。這意味著,一次針對數個關鍵變電站的協同攻擊,可以使核電廠與電網的連接被切斷數年之久,在戰爭期間幾乎等同於永久性損壞 。  

第二節:癱瘓廠區輔助系統:攻擊反應爐外的「軟目標」

即使攻擊者無法或不願攻擊遠離廠區的電網設施,核電廠廠區內本身也存在大量防護薄弱但對運作至關重要的輔助系統。這些系統大多位於標準的工業廠房內,與經過極端加固的反應爐圍阻體形成鮮明對比 。  

2.1 主控制室與緊急柴油發電機

  • 主控制室: 這是核電廠的神經中樞。對控制室的精確打擊,即使未能完全摧毀,也能使電廠陷入癱瘓,因為運轉人員將失去對全廠系統的監控與操作能力。
  • 緊急柴油發電機(EDGs): 這是核電廠在失去外部電力後的第一道、也是最重要的一道防線。EDG及其燃料儲存庫通常位於非加固的廠房內,是極易受攻擊的目標 。摧毀EDG或其燃料供應,將使核電廠在外部電網被切斷後,直接面臨「全廠斷電」(Station Blackout, SBO)的絕境,快速滑向爐心熔毀的災難 。  

2.2 冷卻水進水設施

所有核電廠都需要一個龐大的系統從外部水源(如河流、湖泊或海洋)抽取冷卻水,這是移除反應爐最終熱量的關鍵。這些進水泵站、管道和過濾網結構複雜且暴露在外,極易受到破壞 。透過爆炸、碎片或蓄意堵塞來阻斷冷卻水進水口,將使整個電廠失去其最終的排熱途徑,導致所有反應爐和燃料池同時面臨過熱風險 。  

2.3 用過燃料池

用過燃料池中儲存的放射性物質總量,往往遠超反應爐爐心。然而,它們通常僅位於標準的工業廠房內,防護等級遠低於反應爐 。對用過燃料池的攻擊一旦導致池水流失或冷卻中斷,可能引發燃料棒的鋯合金外殼自燃,釋放出比爐心熔毀更大量的放射性物質 。  


第三節:數位戰場的致命一擊:網路攻擊與電磁脈衝

現代戰爭不僅在物理空間進行,更在數位領域展開。核電廠高度依賴的數位化工業控制系統(ICS)和監控與數據採集系統(SCADA),為攻擊者提供了無需動用一槍一彈即可癱瘓電廠的途徑。

3.1 針對工業控制系統的網路攻擊

核電廠的運作,包括其安全與備用系統,都由複雜的電腦網路控制。這些系統存在多種可被利用的脆弱性 :  

  • 癱瘓保護與控制功能: 攻擊者可透過網路滲透,遠程操控斷路器、閥門或癱瘓保護繼電器 。2015年針對烏克蘭電網的攻擊中,駭客便成功遠程打開了變電站的斷路器,導致大規模停電 。  
  • 物理摧毀備用電源: 針對緊急柴油發電機(EDG)的控制系統發動網路攻擊,可以造成毀滅性的物理後果。2007年,美國愛達荷國家實驗室的「極光發電機測試」(Aurora Generator Test)證明,一次網路攻擊可以透過快速、異步地開合發電機的斷路器,使其與電網頻率產生破壞性共振,從而在幾分鐘內引發發電機的物理自毀 。這意味著,攻擊者可以從千里之外摧毀核電廠的最後一道電力防線。  
  • 製造虛假資訊: 攻擊者可以向主控制室注入虛假的系統狀態數據,誤導運轉員做出錯誤的判斷與操作,從而引發事故 。  

3.2 電磁脈衝(EMP)攻擊

由高空核爆炸產生的電磁脈衝(EMP),能夠在廣闊的洲際範圍內,對未經加固的電子設備造成瞬時且不可逆的損壞 。一次EMP事件將同時摧毀廣域電網的變壓器和控制系統,以及核電廠內部的所有數位控制儀器。這將立即觸發所有受影響的核電廠陷入「全廠斷電」狀態,且由於控制系統也已失靈,後續的應急搶救將變得極其困難,幾乎必然導致災難性後果 。  

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第四節:案例研究:札波羅熱核電廠的脆弱性實證

俄烏戰爭中的札波羅熱核電廠(ZNPP)危機,為上述攻擊途徑的有效性提供了最為清晰的現實證明。俄羅斯的行動展示了一種精心策劃的、旨在利用核電廠固有脆弱性的新型態戰爭。

  • 外部電力的反覆喪失: 戰前,ZNPP擁有十條外部輸電線路以確保冗餘。戰爭期間,這些線路被系統性地切斷,導致該電廠在長達數月的時間裡僅能依賴一條主線路運行 。自衝突開始以來,ZNPP已至少經歷了九次完全喪失所有外部電力的事件每一次都使其處於核災難的邊緣,被迫依賴壽命有限的緊急柴油發電機 。這證明,僅僅透過攻擊遠離廠區的輸電線路,就足以對核電廠的安全構成致命威脅。  
  • 基礎設施的武器化: 俄軍佔領核電廠後,將其轉變為一個軍事基地和「核盾牌」 。他們利用核電廠作為發動攻擊的掩護,因為他們深知烏克蘭軍隊的反擊會因可能引發核事故而受到極大限制 。這開創了將民用核設施的安全屬性本身武器化的危險先例。  
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結論

戰爭的現實表明,一座核電廠的持續供電能力極其脆弱。攻擊者無需冒著巨大的風險和國際譴責去直接攻擊受到重重保護的反應爐本身。相反,他們可以選擇一系列成本更低、技術要求更簡單、但效果同樣顯著的戰術。

透過打擊廣闊且難以防禦的外部電網,特別是那些更換週期長達數年的大型變壓器;或對廠區內防護薄弱的控制室、備用發電機和冷卻水系統進行精確打擊;再或者,從數位領域發動網路攻擊癱瘓其控制系統,都能有效且長期地使核電廠停止電力供應。

因此,在評估戰爭時期的能源安全時,必須認識到核電廠的這種系統性脆弱。它不僅是一個發電設施,更是一個在衝突中極易被癱瘓、甚至被武器化的高風險戰略資產。任何依賴集中式核能的國家,都必須正視其在戰爭來臨時,這些看似強大的電力來源可能在第一時間就陷入沉寂。

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這個專題是用來出版我的前瞻產業分析,目標讀者為企業主、中高階主管、證券投資人,以及關心產業發展與社會創新的朋友們。我的產業分析已經不受產業別限制了,只要是我覺得有價值的資訊,就會在這個專欄出版。具體來說,包括能源、電力、循環經濟、電動車、生物製藥、醫療器材、ESG、半導體、電子、電機、電力、分子免疫、AI。
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