Опыты по выделению 94 велись на пяти отдельных порциях (от 0,5 до 2 килограммов урана). Схема переработки варьировалась. И вот из последней, пятой порции весом 2 килограмма урана 15 апреля 1944 года был выделен препарат (KLA(SO4)2 α-активностью 21 ι/m. Необходимо было убедиться еще раз в химической природе нового излучателя. Переменная валентность и аналогия с цериевой группой редких земель были подтверждены. Сделана оценка периода полураспада элемента 94–30 тысяч лет.
Вскоре на одном из заседаний Научно-технического совета по атомной проблеме Б. В. Курчатов доложил о своих результатах. Присутствовавший академик В. Г. Хлопин отнесся к сульфатному способу выделения плутония настороженно: «Вот у Гана и Штрассмана не получилось». Но при проверке в Радиевом институте результаты подтвердились и сульфатный метод получил со стороны Виталия Григорьевича высокую оценку. Позже, в 1956 году, о сульфатном методе выделения нептуния и плутония был представлен совместный доклад Б. В. Курчатовым и сотрудницы Радиевого института В. И. Гребенщиковой на Первую Женевскую конференцию.
Выделение плутония по разработанной схеме стало рутинной задачей и выполнялось лаборантами после ввода в эксплуатацию первого циклотрона Лаборатории № 2, дававшего потоки нейтронов на порядки большие. Появившиеся новые сотрудники продолжали изучать химию плутония и осколков деления уже по проторенному пути, с большим или меньшим успехом добавляя новые схемы. Оглядываясь назад, Борис Васильевич отмечал, что «не все было доведено до конца, но в итоге можно быть довольными результатами работы».
С пуском первого реактора в 1946 году получение первых видимых хотя бы под микроскопом количеств плутония стало реальным. Из облученных килограммовых количеств окислов урана были выделены по новой схеме осадки двойных сульфатов, содержащие от 6,1–17,3 мкг плутония. Г. Н. Яковлев провел на них пять окислительно-восстановительных циклов. Вся работа велась под микроскопом методами ультрамикрохимии.
Одновременно Б. В. Курчатов провел и еще одну важную работу, связанную с созданием графита, чистота которого должна была соответствовать 100 процентам. Возможность создания ядерного реактора из урана и графита предъявляла высокие требования к чистоте этого, пригодного для реактора материала. Борис Васильевич тщательно химически анализировал поступавший в Лабораторию № 2 с электродного завода в Электростали графит с целью обнаружения в нем примесей, поглощавших нейтроны. Он впервые составил технические условия для создания в Советском Союзе промышленного производства чистейшего реакторного графита. Аналогичную задачу — определение примесей в урановых блоках — решал и академик Александр Павлович Виноградов.
Полгода Б. В. Курчатов с супругой работали в Центральной лаборатории завода «Маяк», представлявшей в то время настоящий ареопаг химиков Советского Союза, участвовавших в получении материалов для первой отечественной атомной бомбы. В предпусковой период промышленного плутониевого производства в 1948 году на Урале сотрудники аттестовывались в его секторе и получали допуск на проведение определенной операции.
В 1953 году по инициативе И. В. Курчатова и других ученых в стране развернулись исследования радиоактивных продуктов ядерных взрывов. В этот период гонки вооружений 1950-х годов Б. В. Курчатов вместе с другими впервые создавал системы расшифровки ядерных изделий. В решении этой проблемы активно участвовали в числе сотрудников Института атомной энергии и ученые из сектора Б. В. Курчатова. Сам он руководил работами по радиохимическому и радиометрическому анализам состава продуктов ядерных взрывов, созданию первых методик средств сбора радиоактивных продуктов взрывов, приборов для анализов собранной активности. Совместно с Главным управлением гидрометеослужбы была организована сеть наблюдений за выпадением радиоактивных продуктов. В течение нескольких лет велись измерения концентраций радиоактивных продуктов в воздухе и их выпадений на почву, изучались закономерности глобальных выпадений. На научных судах АН СССР и Главного управления гидрометеослужбы исследовались обширные акватории Тихого, Индийского и Атлантического океанов.