本申请提供了核废水蒸发处理系统及其应用，包括蒸发模块，用于将核废水转化为蒸汽；冷凝模块，用于将蒸汽冷凝为液体；收集模块，用于收集冷凝后的液体；废气处理模块，用于处理蒸发产生的废气；控制系统，用于控制整个处理过程。本申请为了解决现有技术中单单通过蒸发的方式使浓缩液满足可以去固化的浓度要求，废水浓缩倍数高，蒸发的能耗非常高的问题，本申请通过设置的蒸发模块、冷凝模块、废气处理模块以及控制系统，通过蒸发模块中的撒水模块将热水不断的洒向蒸发模块中的加热模块，从而增加核废水和加热模块之间的接触面积，提高了对核废水的蒸发效率，降低蒸发的能耗。