본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체의 방출단층영상 재구성장치는 사용후 핵연료집합체에서 방사되는 감마선을 검출하는 감마선 검출모듈의 검출값에 기초하여 사용후 핵연료집합체의 단층영상을 생성 및 재구성하는 핵연료집합체의 방출단층영상 재구성장치에 관한 것으로, 몬테칼로 전산모사 방법을 이용하여 제1 및 제2 감마선 검출모듈의 검출결과로부터 상기 사용후 핵연료집합체의 제1 단층영상을 생성하는 제1 단층영상 생성유닛; 및 신경망 네트워크로 구성된 딥러닝 알고리즘을 통하여 상기 제1 단층영상을 재구성하여 제2 단층영상을 생성하는 제2 단층영상 생성유닛;을 포함한다.