10. 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原子核，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余热取出来通过管道送给居民的过程。单个机组，如果仅供电，那么它每秒提供的电能为$1.25×10^9$ J；如果在供电的同时进行供热，那么它每秒提供的电能为$1.21×10^9$ J，热量为$2×10^8$ J，单个机组核燃料反应堆产生的能量的使用效率提高了3.2%。标准煤的热值取$3.0×10^7$ J/kg。

(1)核燃料反应堆中的铀235原子核是（选填“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（填物态变化名称），吸收热量。
(2)在下列空格中将核能发电的能量转化过程补充完整。核能→内能→→电能。
(3)若给居民供热$5.4×10^{15}$ J，这相当于完全燃烧多少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 J。

10. (1) 不可再生 汽化
(2) 机械能
(3) 若给居民供热$ 5.4×10^15 J,$这相当于完全燃烧$ 1.8×10^8 kg $标准煤产生的热量。
$(4) 5×10^9$

【分析】
本题结合核能发电与供暖的实际流程，考查能源分类、物态变化、能量转化、热值计算及核能总能量的计算。解题思路如下：
1. 第(1)题：判断能源是否可再生，依据是短期内能否从自然界得到补充；二回路的水变为水蒸气，属于液态变气态，对应物态变化。
2. 第(2)题：梳理核能发电的能量转化链条，核能先转化为内能，再通过汽轮机转化为机械能，最终转化为电能。
3. 第(3)题：利用热值公式$Q=mq$，变形后代入供热热量和标准煤热值计算质量。
4. 第(4)题：设反应堆每秒总能量为$E$，根据“供电时效率”和“供电+供热时效率提高3.2%”的条件，列方程求解$E$。
【解析】
(1) 铀235是核能，短期内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源；二回路中的水由液态变为气态的水蒸气，发生的物态变化是汽化。
(2) 核能发电时，核能先转化为水的内能，高温水蒸气推动汽轮机转动，将内能转化为汽轮机的机械能，再通过发电机转化为电能，故填机械能。
(3) 根据热值公式$Q=mq$，可得完全燃烧标准煤的质量：
$m=\frac{Q}{q}=\frac{5.4×10^{15}\mathrm{ J}}{3.0×10^7\mathrm{ J/kg}}=1.8×10^8\mathrm{ kg}$。
(4) 设单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为$E$。
仅供电时效率：$\eta_1=\frac{1.25×10^9\mathrm{ J}}{E}$；
供电同时供热时，总输出能量为电能与热量之和：$1.21×10^9\mathrm{ J}+2×10^8\mathrm{ J}=1.41×10^9\mathrm{ J}$，此时效率：$\eta_2=\frac{1.41×10^9\mathrm{ J}}{E}$；
由题意$\eta_2-\eta_1=3.2\%=0.032$，代入得：
$\frac{1.41×10^9\mathrm{ J}}{E}-\frac{1.25×10^9\mathrm{ J}}{E}=0.032$，
$\frac{0.16×10^9\mathrm{ J}}{E}=0.032$，
解得$E=\frac{0.16×10^9\mathrm{ J}}{0.032}=5×10^9\mathrm{ J}$。
【答案】
(1) 不可再生；汽化
(2) 机械能
(3) $1.8×10^8\ \mathrm{kg}$
(4) $5×10^9$
【知识点】
不可再生能源、物态变化、热值计算
【点评】
本题结合实际核能应用场景，融合基础概念与计算，既考查能源分类、物态变化、能量转化等知识点，又要求学生理解核能效率的逻辑，综合性较强，贴近生活实际。
【难度系数】
0.6