본 발명은 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 사용후핵연료 산화장치는, 사용후핵연료가 투입되는 반응기; 상기 반응기에 사용후핵연료를 산화시키기 위한 열을 제공하는 가열부; 상기 반응기에서 배출된 사용후핵연료를 수거하기 위한 용기부; 및 상기 반응기 및 상기 용기부 사이에 구비되고, 상기 반응기에서 배출되는 사용후핵연료를 크기 별로 분리할 수 있는 분리밸브를 포함한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 분말의 반응성을 향상시키고, 헐 및 분말의 분리를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.