За год до пуска первого экспериментального физического ядерного котла и осуществления в «Монтажных мастерских» основного физического эксперимента Курчатов начал разворачивать работы по созданию мощного промышленного атомного реактора, способного не только выдавать энергию, но и производить никем еще не виданный 94-й элемент — плутоний. В стране пока не было опытного сооружения, где можно было бы подтвердить на практике возможность осуществления ядерной реакции, а правительство уже выделяло огромные средства и ресурсы для строительства промышленных реакторов. У Курчатова, таким образом, не было «права на ошибку».
В начале 1946 года Игорь Васильевич сформировал в Лаборатории № 2 три отдела. Задачами отдела «К» (Курчатов) под его личным руководством были разработка промышленного производства плутония на уран-графитовом котле и проведение ядерно-физических исследований и измерений для бомбы, а также важнейшие вопросы радиохимии, связанные с выделением плутония. Отделу «Д» под руководством И. К. Кикоина было поручено заниматься созданием диффузионного завода для обогащения урана изотопом уран-235. Отделу «А» под руководством Л. А. Арцимовича предстояло двигаться к той же цели с помощью электромагнитных установок. Кикоин и Арцимович одновременно являлись заместителями Курчатова по Лаборатории № 2. На сотрудников этих трех отделов легла ответственность за создание трех соответствующих промышленных объектов, строительство которых уже разворачивалось.
В это же время Курчатов приступил к проектированию промышленного реактора. «Он, — вспоминал главный технолог проекта „Аннушки“ В. И. Меркин, — пригласил меня в кабинет „поговорить кое о чем“. Кабинет Курчатова, небольшой, уютный, помещался тогда на втором этаже главного здания, в угловой комнате, там, где сейчас конференц-зал. Директор стоял у окна и приветливо, но как-то загадочно улыбался. Усадив меня в глубокое кресло, он сел напротив. Поглаживая характерным жестом свою бородку и пристально глядя на меня, Игорь Васильевич недвусмысленно дал понять, что ставится вопрос о разработке промышленного котла, и назвал его требуемую мощность. Особое внимание им было обращено на ряд особенностей этого сооружения, связанных с необходимостью надежного управления цепным процессом ядерного деления, а также защиты людей от интенсивного радиоактивного излучения, образующегося при работе реактора. Он говорил о физических процессах в реакторе и возможностях, имеющихся для решения поставленной задачи. Многое для меня тогда было и ново, и неожиданно, а кое-что и не вполне понятно. Но ни малейшим словом, ни жестом Игорь Васильевич не обнаружил своего превосходства над удрученным собеседником. В заключение он предложил мне поработать над устройством реактора и расчетами его тепло-физических характеристик, заметив, что по мере получения экспериментальных результатов ряд исходных данных потребуется в дальнейшем, по-видимому, скорректировать.
Я, не задумываясь, согласился. Так заразили энтузиазм и глубокая вера Курчатова! На следующих встречах с Игорем Васильевичем были рассмотрены результаты проработок наиболее привлекательных схем реакторной установки с использованием природного урана: тяжеловодной, газографитовой и водографитовой. Однако скоро первые две схемы из-за сроков их осуществления оказались малоперспективными. В качестве основы для будущего производственного реактора предпочтение было отдано водографитовому реактору с естественным ураном. Его стали называть аппарат „А“.
В один из ранних майских дней 1945 года — помнится, это был изумительный солнечный воскресный день, — я вошел в кабинет к Игорю Васильевичу и торжественно развернул перед ним схематический чертеж уран-графитового реактора, охлаждаемого обычной водой. Чертеж на большом листе ватмана был любовно раскрашен Зинаидой Константиновной Петровой, молодой чертежницей нашего сектора, и выглядел очень симпатично. Сейчас это изображение первенца атомной промышленности мне представляется наивным, но тогда оно казалось нам подлинным чудом науки и техники. Курчатов был очень доволен. Подводя итог, он шутливо сказал: „Такой реактор заслуживает выдачи патента!“