通用热源（General-Purpose Heat Source，GPHS）是同位素温差电池（Radioisotope Thermoelectric Generators，RTG）中应用最成熟的热源模块，在同位素电源的研制与测试过程中，GPHS是电加热模拟热源等效性的关键参考。为满足同位素电源系统非核单元等效性测试与验证的需求，基于GPHS的各项实际性能参数，设计并仿制了一种电加热模拟热源。基于仿真计算与实验测试结果，分析评价了仿GPHS模拟热源的热输出特性、等效替代性及其在不同应用场景下的运行效果。当输入功率为250 W时，仿GPHS模拟热源表面平均温度可达515 K，且温度随功率变化的趋势与仿真结果相吻合。经实验测试，在250 W热源功率下，RTG模块的能量转化效率可提升至6%左右。本文提出并构建的仿GPHS模拟热源等效性良好，且可适用于同位素温差电池，对同位素电源的性能评价提供一种有效的、统一的参考标准。

采用蒙特卡罗方法开展了氚基同位素电池在辐致伏特效应和辐致光伏效应两种不同能量转换模式下的性能研究。探讨了换能材料的几何物理参数对电池电学输出性能的影响，设计制备了单层和叠层两类氚基同位素电池，测试分析了增大氚源强度、采用叠层构型两种方式对电池电学输出的提升效果。模拟结果表明：Si、SiC、GaAs光伏组件均可用于辐致伏特效应氚基同位素电池换能，且存在各自最佳厚度参数，使得电池电学输出性能达到最优，分别为3.8 μm、2.2 μm、1.7 μm；对于辐致光伏效应氚基同位素电池，可通过调整ZnS∶Cu荧光层的厚度，使出射的荧光辐照度达到最大，进而优化电池电学输出性能。结果提示，增大氚源强度、采用叠层构型均可实现氚基同位素电池最大输出功率等电学参数的有效提升，其中并联叠层的最大输出功率可达到106.138 nW，相比于单层构型增幅超过64%。