本发明公开了一种低温等离子体增强气氛除氚装置和除氚方法。该装置包括串联设置的放电反应器单元和活性氧催化单元，含氚气氛依次经过放电反应器单元和活性氧催化单元，完成低温等离子体协同催化反应。其中放电反应器单元主要包括内电极、反应管、外电极、低温等离子体电源等，以实现低温等离子体放电活化含氚气氛。在反应管内和活性氧催化单元均设置有微‑纳结构的过渡金属氧化物。该装置将等离子体技术与微纳结构的过渡金属氧化物催化剂协同配合，不仅提升了氚的转化效率，而且无需贵金属催化剂，成本低，催化剂不易脱落，催化效率有保障。所述除氚方法基于该除氚装置，并配合冷却器、吸附床实现“等离子体提活+催化氧化+吸附”，除氚效率高。