本实用新型涉及百万千瓦级核电站的核辅助冷却水系统技术领域，提供了一种百万千瓦级核电站乏燃料水池冷却系统，包括换料水箱、与所述换料水箱连接并形成一回路的冷却线路组、乏池输水管以及乏池回水管，所述冷却线路组包括第一冷却泵、第一换热器、第一隔离阀、第一调节阀、第二冷却泵、第二换热器、第二隔离阀、第二调节阀、第三冷却泵、第三换热器、第三隔离阀和第三调节阀，连通第一连接管与第二连接管的第四连接管，连通第三连接管与第四连接管的第五连接管。本实用新型在换料大修期间，冷却能力需求增大时，可通过启动并投入使用三台换热器和任意两台冷却泵并调整各隔离阀进行循环水的冷却以此便能满足高温季节大修时对冷却能力的要求。