Понимание, что цепная ядерная реакция может быть использована не только в деле создания оружия, но и для получения электроэнергии, окончательно сложилось среди ведущих советских физиков к концу 1945 года. Идеи и предложения, обсуждавшиеся в конце 1940-х — начале 1950-х годов специалистами, относящиеся главным образом к различным аспектам получения плутония в промышленных реакторах, возводимых под руководством Курчатова, затрагивали также проблемы конструирования атомных силовых установок для морских судов и АЭС. Полученные в этот период результаты исследований не потеряли своего значения и для современной атомной энергетики. Так, долговременное прикладное и во многом научно-методологическое значение носят решения Технического совета от 5 сентября 1945 года. На заседании Курчатов с Г. Н. Флеровым и Алиханов с содокладчиком доложили «О состоянии научно-исследовательских и практических работ Лаборатории № 2 по получению плутония-239 методами — котел уран-графит и котел уран-тяжелая вода»[721]. Было принято решение, позволившее отказаться от дорогой тяжелой воды в реакторах и заменить ее простой водой, что, по мнению специалистов, предвосхитило использование нового вида топлива в реакторе[722]. 21 октября 1946 года НТС ПГУ Спецкомитета одобрил перечень научно-исследовательских работ по проблеме использования ядерной энергии в мирных целях, подписанный президентом Академии наук СССР С. И. Вавиловым, Курчатовым и другими учеными[723].

В числе первых среди других научных учреждений к работам была привлечена курчатовская Лаборатория № 2, в качестве важнейшего направления выделены работы по созданию ядерных энергосиловых установок. Разработанный на основе этого документа к концу 1946 года «Общий план работ по использованию энергии ядерных реакций» был рассмотрен и утвержден на заседании НТС 24 марта 1947 года[724]. По этому плану в дальнейшем Курчатов развернул научно-исследовательские и проектные работы по трем направлениям: 1) разработка ядерного двигателя для реактивного самолета; 2) разработка атомной силовой установки для подводного корабля; 3) создание энергосиловой установки для производства электрической энергии.

В плане указывались конкретные тактико-технические характеристики каждого из трех атомных проектов. Общее научное руководство и консультирование по принятым проектам было возложено на членов НТС И. В. Курчатова, А. И. Алиханова и Н. Н. Семенова. В качестве ближайшей задачи им была поставлена разработка (совместно с руководителями ведущих проектно-конструкторских групп) технических заданий на энергосиловые установки. Проведение физико-технических расчетов, исследований и экспериментов, разработка заданий на рабочее проектирование, научное руководство инженерно-конструкторскими организациями по проекту АЭС были поручены курчатовской Лаборатории № 2, с назначением самых сжатых сроков выполнения работ. В течение года предстояло провести все теоретические расчеты, составить эскизные проекты силовых установок, утвердить проектные задания и планы строительства объектов. Обсуждение научно-технических вопросов в целях осуществления текущего контроля и координации работ планировали на заседаниях НТС в соответствии с утвержденным графиком.

Уникальность и особая сложность плана, разработанного при деятельном участии Курчатова, состояли в том, что на тот период задачей первоочередной государственной важности было создание атомного оружия, за решение которой Игорь Васильевич в прямом смысле отвечал головой. Кроме того, далеко не все ученые-физики были настроены оптимистично по отношению к проблеме мирного атома. Например, Л. Д. Ландау отмечал: «Мирное промышленное использование ядерной энергии является многообещающей, но очень трудной проблемой. Американцы считают, что для разработки этого вопроса понадобится не меньше десяти лет. В первую очередь… стоит вопрос об энергетическом использовании ядерного топлива… Особый интерес представляет использование уранового топлива для двигателей специального назначения»[725].

Сразу же после утверждения плана одновременно по всем трем направлениям развернулась напряженная работа. Уже в апреле 1947 года сотрудники Лаборатории № 2 представили на обсуждение НТС ПГУ перспективное предложение по использованию уран-графитовых реакторов в проекте АЭС. За ним поступили предложения о разработке новых типов реакторов. Об интенсивности начавшихся работ говорит тот факт, что спустя месяц, в мае 1947 года состоялись четыре заседания НТС ПГУ по их обсуждению. В протоколах отмечены предложения Курчатова о реакторе на быстрых нейтронах с обогащенным ураном, которые были обращены в далекое будущее и оказались реализованными лишь в 1970-е годы. В течение 1947 года в научных организациях, занимающихся ядерными реакторами, продолжалось концептуальное изучение идей, относящихся к различным направлениям реакторостроения. Выработанные при этом предложения были освещены Курчатовым в записке к плану перспективных научных и проектных работ на 1948 год[726], где он предложил развернуть разработку проектов ядерных реакторов пяти типов, а также провести теоретические исследования с составлением рабочего задания по реактору на быстрых нейтронах мощностью не менее 500 тысяч киловатт. НТС ПГУ на заседании 9 февраля 1948 года рассмотрел внесенные Курчатовым предложения и утвердил представленный им же «План новых перспективных научных и проектных работ на 1948 г.»[727]. Исполнителями большинства заданий плана Курчатов предложил себя и сотрудников своей лаборатории. В числе других научных учреждений к работам по атомным силовым установкам был привлечен Институт физических проблем, директор которого А. П. Александров через несколько лет будет переориентирован Курчатовым на реакторную тематику, в том числе в 1952 году — на создание реакторной установки для первой советской атомной подводной лодки (АПЛ) «Ленинский комсомол».

Так в стенах Лаборатории № 2 зарождались и получали развитие основные идеи, связанные с созданием как первой в мире АЭС, так и атомного флота страны. К осени 1949 года при участии Курчатова была разработана обстоятельная записка «Атомная энергия для промышленных целей», которую по его распоряжению представил в ПГУ начальник сектора № 14 С. М. Файнберг[728]. В этом документе обосновывалась необходимость поставить первоочередной задачей создание подводных лодок с атомными двигателями и представлялись технические расчеты таких двигателей. Параллельно предлагалось вести работы по атомным двигателям для авиации и для получения электроэнергии. Записка была рассмотрена на заседании НТС ПГУ 29 ноября 1949 года при участии Курчатова. В ходе обсуждения впервые официально была сформулирована цель разработки компактных реакторов с гелиевым теплоносителем, которые предназначались в первую очередь для крупных кораблей и подводных лодок, где особо существенную роль играет компактность ядерных силовых установок. В этот же день в ПГУ состоялось второе техническое совещание под председательством Курчатова, которое заслушало сообщение Н. А. Доллежаля о ведущейся в НИИхиммаш разработке проекта реактора для энергетических целей[729]. Было рекомендовано включить в план 1950 года разработку двух типов реакторов (для АЭС и малогабаритных — для морских судов).