Инженер управления реактором в 1949 году Лев Андреевич Алехин, создававший ядерные материалы, запомнил Курчатова таким:

«И. В. Курчатов во время нахождения на комбинате часто руководил работами по ликвидации аварийных ситуаций, которые иногда возникали на реакторе „А“, и не выходил из здания реактора, пока авария не будет ликвидирована. Во время этих аварийных работ И. В. Курчатов подолгу находился в центральном зале (ЦЗ) реактора, направляя и тщательно контролируя действия сменного персонала, не считаясь с уровнями радиации. Был один аварийный случай, когда И. В. Курчатов находился в ЦЗ реактора „А“ в своей обычной одежде и бурках, которые он носил. После замечания дозиметриста, что в ЦЗ „грязно“ и что необходимо переодеться в спецодежду, И. В. Курчатов согласился лишь надеть белый халат, оставшись в своей одежде. Когда он выходил с территории объекта, дозиметрические приборы, которыми были оснащены все проходные основных объектов, показали очень высокий уровень загрязненности его одежды. В результате часовой, который имел соответствующую инструкцию, не пропустил И. В. Курчатова и попросил его вернуться и отмыться в санпропускнике от „грязи“. И. В. Курчатову ничего не оставалось делать, кроме как выполнить это указание часового, но после санпропускника он выходил уже в чистой спецодежде, т. к. его собственная была сильно загрязнена». Алехин также рассказывал, что когда реактор «А» работал стабильно, Курчатов любил сидеть в комнате управления реактором, которая называлась «комната № 15», и следить за параметрами.

В 1953 году Алехин был удостоен звания лауреата Сталинской премии 2-й степени за участие в работах по производству трития для первой советской водородной бомбы и получил десять тысяч рублей, что по тем временам было большой суммой. Среди лауреатов Сталинской премии за создание реакторов для производства трития были А. П. Александров (премия 1-й степени), который помогал Алехину загружать реактор АВ-3 и много сделал для создания тритиевых реакторов, В. С. Фурсов (премия 2-й степени), рекомендовавший Курчатову Алехина для работы на комбинате. Большое значение имела встреча Алехина с Е. П. Славским. Однажды им вдвоем пришлось разбираться с неисправностью одного из узлов реактора АВ-3, для чего пришлось проникнуть в затесненное технологическое пространство реактора. Эта совместная работа запомнилась Славскому, и он через некоторое время попросил откомандировать Алехина в Главное управление химического оборудования (ГУХО) на должность замначальника технического отдела. Когда Курчатов и А. П. Александров встретили Алехина в здании министерства, то они очень удивились и стали его расспрашивать. Алехин ответил, что теперь он их начальник, и оба академика весело засмеялись, сказав: «Ну, это свой человек». Впоследствии Алехин неоднократно встречался по работе с этими выдающимися руководителями атомного проекта, и всегда они находили полное взаимопонимание.

Первая партия плутония, полученная из облученных в реакторе «А» урановых блочков на радиохимическом заводе «Б», 26 февраля 1949 года была отправлена на следующий технологический цикл, в процессе которого на заводе «В» из металлического плутония изготовили детали для атомной бомбы[611]. К лету 1949 года удалось получить около четырех килограммов плутония, что оказалось достаточным для заряда одной бомбы. Один из участников этого процесса вспоминал: «Доложили об этом Сталину. Он был доволен, но спросил — нельзя ли из этого количества полученного плутония сделать два заряда. И. В. Курчатов его разочаровал»[612].

Таким образом, пуск и освоение первого реактора на Южном Урале положили начало отечественной атомной промышленности. Неотложная военно-политическая задача получения оружейного плутония была решена под научным руководством академика Курчатова в сложнейших условиях войны и послевоенной разрухи очень быстро. Одновременно была заложена научная и производственная база для последующего использования атомной энергии в мирных целях.

По поручению Курчатова, согласованному с ГКО, разработкой конструкции атомной бомбы уже с 1943 года начал заниматься Юлий Борисович Харитон. Распоряжением начальника Лаборатории № 2 № 120 от 1 июня 1944 года он был введен в штат курчатовской лаборатории и официально являлся ее сотрудником в качестве научного консультанта до 1949 года[613]. Свою работу он сначала развернул непосредственно в помещениях Лаборатории № 2 в Покровском-Стрешневе с курчатовцами — В. И. Меркиным, В. А. Александровичем и А. А. Пяткиным. К работам Харитона Курчатов подключил завод № 88 и некоторые другие объекты Наркомата вооружений[614].

15 мая 1945 года И. В. Сталин утвердил постановление ГКО № 8579сс/ов, составной частью которого являлся план научно-исследовательских работ курчатовской Лаборатории № 2 по ядерной проблеме на 1945 год. В VI разделе плана значились «Работы по атомной урановой бомбе», а их научным руководителем — Ю. Б. Харитон. Согласно этому постановлению ГКО Харитон с 15 мая 1945 года официально получал статус научного руководителя работ по конструированию атомной бомбы, однако общее руководство этим направлением, как и всеми другими по урановой проблеме, оставалось за Курчатовым[615].

Упомянутое постановление обязывало Курчатова провести в 1945 году ряд проектно-технических работ, в том числе по конструкции атомной бомбы[616]. В плане работ Лаборатории № 2, касающихся исследований по конструкции бомбы, Курчатов предусмотрел направление, базирующееся на схеме подрыва ядерного заряда методом «пушечного выстрела». Но из новых сведений разведки стало известно об ином методе подрыва, основанном на «взрыве внутрь» — методе имплозии. Курчатов отметил его преимущества и дополнительно в препроводительной записке в ГКО от 6 апреля 1945 года к уже написанному плану на текущий год поставил вопрос о включении в план работ по второй схеме бомбы. С просьбой ознакомить с разведматериалом Ю. Б. Харитона Курчатов обратился с письмом к Г. Б. Овакимяну — одному из руководителей советской разведки. «При препроводительной от 6 апреля 1945 года, — писал он, — направлен исключительно важный материал по „implosion“-методу. Ввиду того, что этот материал специфичен, я прошу Вашего разрешения допустить к работе по его переводу проф. Ю. Б. Харитона (от 2-й половины стр. 2 до конца, за исключением стр. 22). Проф. Ю. Б. Харитон занимается в Лаборатории конструкцией урановой бомбы и является одним из крупнейших ученых нашей страны по взрывным явлениям. До настоящего времени он не был ознакомлен с материалами, даже в русском тексте, и только я устно сообщил ему о вероятностях самопроизвольного деления урана-235 и урана-238 и об общих основаниях „implosion“-метода»[617].