Уже с первых дней работы реактора, которого любовно назвали «Аннушкой», начались серьезные проблемы. С реактором учились работать методом проб и ошибок. Многочасовые остановки реактора, ложное срабатывание системы аварийной защиты стали скорее нормой, чем исключением. Нештатным ситуациям и авариям на «Маяке» был потерян счет, они случались регулярно. Первое ЧП случилось буквально через несколько часов после пуска: началось спекание урановых блоков с графитом. Пока пытались наладить работу реактора, многие сотрудники получили дозу облучения. Все попытки отмыть от радиационной «грязи» линолеум и плитку оказались тщетными, поэтому на пол постелили нержавеющую сталь. Обо всех нештатных ситуациях докладывали лично Л.П. Берии, а иногда он сам звонил и спрашивал про «Аннушку»: «Дышит или не дышит?»
После первого перебоя в работе «Аннушки» академик Курчатов глубокой ночью сидел в реакторном зале, рассматривая через лупу извлеченные из зоны реактора блочки, имевшие большую наведенную радиоактивность. За этой работой его и застал Ефим Павлович Славский.
— А почему сигнализация не работает? — удивился Славский.
Оказалось, что световая и звуковая сигнализации были отключены по распоряжению Курчатова. Славский чуть ли не силой вывел Курчатова из реакторного зала, а если бы академик досидел там до утра, то получил бы смертельную дозу. Берии не раз докладывали, что и Курчатов, и Славский постоянно нарушают правила радиационной безопасности, совершенно не заботятся о своем здоровье. Когда об этом стало известно Сталину, он строго приказал следить за Курчатовым, не позволять ему рисковать собой.
22 декабря 1948 года на радиохимический завод поступила первая продукция с атомного реактора. Теперь предстояло из облученного урана выделить плутоний и очистить его от продуктов деления и всех примесей. Но когда получили первый плутониевый раствор, то с удивлением обнаружили, что… плутония в растворе почти нет. Оказалось, он просто осел на стенках сосудов.
К лету 1949 года в секретном городе Арзамасе-16, где был создан первый советский ядерный центр, завершилась отработка элементов конструкции атомной бомбы, а в Челябинске-40 было накоплено необходимое количество металлического плутония. Плутониевый шарик доставили сначала в Арзамас-16, а потом на Семипалатинский полигон. Решение о создании полигона для испытания атомной бомбы было принято Советом Министров СССР в 1947 году, площадку для него выбрали в казахстанских степях в 120 километрах от Семипалатинска. И вот здесь началась подготовка к испытаниям. Установили тридцатиметровую металлическую вышку, на которой должен был находиться заряд. А вокруг этой башни организовали своего рода «зону уничтожения», где предстояло изучить результаты воздействия ударной волны. Был прорыт отрезок тоннеля метро, построены два трехэтажных дома, участок железной дороги с вагонами и цистернами, шоссейная дорога с десятью автомобилями «Победа». К вышке подогнали несколько танков и самолетов, артиллерийские и ракетные установки. В убежищах находились подопытные животные — собаки, овцы, свиньи, крысы и верблюды. На открытом поле разложили продукты питания — консервы, колбасы, шоколад, напитки.
В течение месяца перед испытаниями над Семипалатинским полигоном сохранялась жаркая солнечная погода, а накануне взрыва подул сильный ветер, начал моросить дождь.
В 5 часов 40 минут 29 августа 1949 года установка заряда на башне была завершена. Изначально предполагалось, что наблюдать за взрывом можно будет из обращенных на поле амбразур, но затем из соображений безопасности эти амбразуры засыпали землей. Бронированные двери укрытия были заперты на сейфовые замки. Находившиеся в бункере люди отошли от стен. Диктор начал отсчитывать время: «Осталось десять секунд… Осталось пять секунд… Четыре… Три… Два… Один…». Земля содрогнулась под ногами, раздался невообразимый грохот, от которого, казалось, лопаются барабанные перепонки.