本发明涉及一种热室内乏燃料动态氧化挥发装置，包括：加热炉组件、反应室组件、传动组件及气路组件，反应室组件包括反应腔室及转动轴，反应腔室设置于加所述热炉组件内，转动轴设置于反应腔室的相对两侧，与加热炉组件转动配合，且从加热炉组件内延伸至加热炉组件外；传动组件位于加热炉组件外，并与转动轴连接，以通过转动轴驱动反应腔室在加热炉组件内转动；气路组件位于加热炉组件外，并与反应腔室连通，以向反应腔室内输送氧气及排出反应气体。本发明还涉及一种热室内乏燃料动态氧化挥发方法，采用本发明所述的热室内乏燃料动态氧化挥发装置及方法实现了包壳与粉末实时分离，增加了乏燃料的转化率，缩短了反应时间。