本实用新型公开了一种基于主动中子空间强度分布的核燃料燃耗深度测量装置，包括紧凑型D‑D中子源、中子慢化体、γ屏蔽体、锥形中子准直孔道及热中子像探测器系统，紧凑型D‑D中子源外依次包裹中子慢化体和γ屏蔽体，D‑D中子源上方的中子慢化体上竖直设置上大下小的锥形中子准直孔道，锥形中子准直孔道的上端安装热中子像探测器系统。本实用新型中热中子与核燃料中不同元素的反应截面不一样，使锥形中子准直孔道中透射穿过核燃料元件样品的中子通量在空间上具有差异性，再利用热中子透射强度与燃料燃耗的响应模型可测得核燃料元件燃耗深度空间分布及平均燃耗。本实用新型具有快速、准确、无损、良好空间分辨性的特点。