В своем открытом отчете «Атомная энергия для военных целей», вышедшем в свет в 1945 г., Смит (США) писал: «...до 1940 г. углерод никогда до этого не производился в тех количествах и с той степенью очистки, какие необходимы для замедлителя. К осени 1942 г. в Чикаго было получено достаточно чистого графита и металлического урана, для того чтобы построить котел с саморазвивающейся цепной реакцией.».
Ядерный котел в Чикаго был запущен 2 декабря 1942 г. Кстати, в книге Смита никаких сведений о способе изготовления графита для ядерных реакторов США, о степени его чистоты и свойствах не приводилось. Впервые эти данные, как упоминает в своих воспоминаниях В.В. Гончаров, были опубликованы США на Первой международной конференции в Женеве в 1955 г. В последующем выяснилось, что советский графит по всем характеристикам, в том числе и по чистоте, превосходил американский.
И.В. Курчатов параллельно с сооружением опытного ядерного котла Ф-1 лично контролировал сооружение первого московского циклотрона, на котором рассчитывал получить некоторое, пусть малое, количество плутония. В конце 1943 г. сотрудники Л.М. Неменов, В.П. Джелепов и П.Я. Глазунов получили от него задание приступить к работам по сооружению циклотрона в строящемся лабораторном корпусе в Покровском-Стрешневе, т. е. в ЛИПАН.
К этому времени была снята блокада Ленинграда, и Курчатов направил в ЛФТИ Неменова и Глазунова, предварительно попросив Первухина переговорить с руководством Ленинграда об отправке в Москву сохранившегося оборудования циклотрона (последний создавался в ЛФТИ, но работы из-за войны были прекращены). В том же 1943 г. детали циклотрона прибыли в двух товарных вагонах в Москву.
А.П. Гринберг рассказывает в своих воспоминаниях, что Курчатов в большом и очень теплом письме директору ЛФТИ П.П. Кобеко и его сотрудникам (письмо было подписано многими сотрудниками ЛИПАН) выразил благодарность за то, что ценнейшее оборудование ядерной лаборатории, спрятанное в подвалах, оказалось в сохранности и теперь в нужный момент будет использовано в Москве. Циклотрон был пущен 25 сентября 1944 г.
Это был первый московский циклотрон, единственный тогда в СССР, на котором уже в 1945 г. были получены первые микрограммы плутония, так необходимые для последующих работ в освоении ядерной энергии. Правда, этого количества было очень мало, но достаточно для изучения.
После поступления графитовых и урановых блоков в Лабораторию № 2 в результате проведения экспериментов были накоплены данные, уточняющие необходимые физические параметры. При этом совершенствовалась теория реакторов, выбирались физические характеристики урановых блоков, определялись оптимальные диаметры, шаг их расположения в пространственной решетке графита. Вся разведывательная информация, которая поступала в правительство, и все, что имело какое-либо, даже косвенное, отношение к ядерной проблеме, направлялось по поручению Молотова в адрес Первухина, контролировавшего все работы по этой проблеме в стране. А тот знакомил с полученными данными Курчатова как научного руководителя работ по ядерной проблеме и уже с его разрешения передавал их исполнителям. Все материалы тщательно изучались, проверялись и перепроверялись, прежде чем их можно было принять за истину.
Несомненно, многие разведданные приносили пользу, но далеко не всегда, в чем мы убедимся, когда приступим к рассказу о создании конструкции первой ядерной бомбы в СССР. Как уже указывалось ранее, по заданию Курчатова в Гиредмете (директор А.П. Зефиров) в конце 1945 г. была разработана технология добычи чистого металлического урана. После проведения многих контрольных проверок в Лаборатории № 2 решено было организовать производство металлического урана и изделий из него в г. Электросталь на заводе № 12 бывшего Наркомата по выпуску боеприпасов. Сооружению первого в СССР опытного ядерного реактора предшествовало создание четырех сборок моделей реактора, что позволило выбрать оптимальный вариант и оценить, правда в достаточно приближенной степени, критические размеры будущего реактора с необходимым количеством урановых блоков (до 50 т) и графитовых блоков (до 500 т).
Теория цепной реакции деления урана с размножением нейтронов была разработана Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном. В результате теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в Лаборатории № 2, было установлено, что процесс размножения нейтронов при цепной реакции может существенно уменьшаться из-за резонансного поглощения нейтронов природным ураном-238. Чтобы значительно уменьшить этот неблагоприятный фактор гомогенной смеси «уран—графит», пришлось отказаться от использования урана в реакторе и размещать его в виде отдельных блоков в массе графитового замедлителя с определенным шагом в решетке, т. е. создать гетерогенную систему.