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17. （2024·无锡中考改编）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖.其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器.核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民.单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为1.25×10⁹ J；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为1.21×10⁹ J、热量为2×10⁸ J，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%.（标准煤的热值取3.0×10⁷ J/kg）
（1）核燃料反应堆中的铀-235是
（2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程.
(3)若给居民供热5.4×10¹⁵ J，相当于完全燃烧
(4)单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为
（1）核燃料反应堆中的铀-235是
不可再生
（填“可再生”或“不可再生”）能源.二回路中的水在蒸汽发生器中发生汽化
（填物态变化名称）吸收热量.（2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程.
(3)若给居民供热5.4×10¹⁵ J，相当于完全燃烧
$1.8 × 10^{8}$
千克标准煤产生的热量.(4)单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为
$5 × 10^{9}$
J.答案
17.(1)不可再生 汽化 (2)机械能 (3)$1.8 × 10^{8}$ (4)$5 × 10^{9}$
解析：(1)核燃料反应堆中的铀-235在短时间内不能再
生，是不可再生能源.二回路中的水在蒸汽发生器中变成水
蒸气，发生汽化，吸收热量.
(2)由图得，核能先转化为内能，再转化为机械能带动发电机，产生电能.
(3)依题意得，标准煤产生的热量为$Q_{\mathrm{放}} = 5.4 × 10^{15} \ \mathrm{J}$，
由$Q_{\mathrm{放}} = mq$得，标准煤完全燃烧的质量为$m = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{5.4 × 10^{15} \ \mathrm{J}}{3.0 × 10^{7} \ \mathrm{J/kg}} = 1.8 × 10^{8} \ \mathrm{kg}$.
(4)依题意得，单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为$1.25 × 10^{9} \ \mathrm{J}$;若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为$1.21 × 10^{9} \ \mathrm{J}$、热量为$2 × 10^{8} \ \mathrm{J}$，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了$3.2\%$，
则$\frac{1.21 × 10^{9} \ \mathrm{J} + 2 × 10^{8} \ \mathrm{J}}{1.25 × 10^{9} \ \mathrm{J}} = 3.2\% + \frac{E}{E} = 3.2\%$，
单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为$E = 5 × 10^{9} \ \mathrm{J}$.
解析：(1)核燃料反应堆中的铀-235在短时间内不能再
生，是不可再生能源.二回路中的水在蒸汽发生器中变成水
蒸气，发生汽化，吸收热量.
(2)由图得，核能先转化为内能，再转化为机械能带动发电机，产生电能.
(3)依题意得，标准煤产生的热量为$Q_{\mathrm{放}} = 5.4 × 10^{15} \ \mathrm{J}$，
由$Q_{\mathrm{放}} = mq$得，标准煤完全燃烧的质量为$m = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q} = \frac{5.4 × 10^{15} \ \mathrm{J}}{3.0 × 10^{7} \ \mathrm{J/kg}} = 1.8 × 10^{8} \ \mathrm{kg}$.
(4)依题意得，单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为$1.25 × 10^{9} \ \mathrm{J}$;若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为$1.21 × 10^{9} \ \mathrm{J}$、热量为$2 × 10^{8} \ \mathrm{J}$，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了$3.2\%$，
则$\frac{1.21 × 10^{9} \ \mathrm{J} + 2 × 10^{8} \ \mathrm{J}}{1.25 × 10^{9} \ \mathrm{J}} = 3.2\% + \frac{E}{E} = 3.2\%$，
单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为$E = 5 × 10^{9} \ \mathrm{J}$.
