本发明提供一种放射性废液处理实验装置及其使用方法，其中放射性废液处理实验装置包括：循环罐；预热系统，所述预热系统连接所述循环罐，用于对料液进行预热；降膜蒸发器，所述降膜蒸发器的料液入口连接所述预热系统的料液出口，所述降膜蒸发器的浓缩液出口连接所述循环罐；蒸汽冷凝装置，所述蒸汽冷凝装置的蒸汽入口连接所述降膜蒸发器的蒸汽出口，所述蒸汽冷凝装置的出水口连接所述循环罐。本发明放射性废液处理实验装置及其使用方法能够展示放射性废液的完整处理过程，并且可重复循环实验，在实验过程中能够方便地获取温度、压力和图像等信息。