Корпус вырос зимой на фундаментах, сделанных осенью. В январе 1946 года клали кирпичные стены. В феврале монтировали металлические фермы и делали перекрытия. В марте занимались столярной отделкой и вставляли стекла. Через полгода после традиционной закладки фундаментов состоялся пуск тепла от центральной котельной. Важный этап строительства был завершен. В таких случаях говорят: «Здание вчерне закончено». Строители быстро убрали разбросанные вокруг старые доски опалубки, стойки наружных лесов. Тогда не было подсобных предприятий, заготовка материалов и полуфабрикатов производилась прямо здесь, на стройке. В одном из углов главного зала разместились жестянщики, в другом углу — электромонтажники, в третьем — сантехники. Каждый вид работ требовал установки самодельного верстака, приспособлений и запаса своих материалов. К весне расчистили все помещения корпуса, начались работы внутри. Готовясь к встрече с руководителями, на вахту встали все подразделения. За короткий срок навели полный порядок. Изменился вид зала: выселили подсобные мастерские, освободились от хлама и лишних материалов, подготовили помещения для настилки полов и отделки, очистили территорию вокруг корпуса.

Когда руководители Главного управления вошли в корпус, шел обычный трудовой день. Готовили зал для сдачи под монтаж технологического оборудования. Каждый занимался своим делом: завершали укладку бетона под полы и каналы, вели штукатурные работы, заканчивали монтаж вентиляции и внутреннего водоснабжения. Стучали молотки, грохотали вибраторы, вспыхивали огоньки электросварки. Курчатов, как всегда, веселый и приветливый, сопровождал гостей, рассказывал им о замыслах, объяснял планировочные решения. Показывал не по чертежам, а в натуре расстановку технологического оборудования, взаимосвязь реактора с пультом управления, мощность земляной защиты от радиоактивных излучений и сооружение бункера. В приподнятом настроении Игорь Васильевич выражал удовлетворение проектными решениями, ходом и качеством строительно-монтажных работ.

В начале июня корпус сдали под монтаж технологического оборудования, а в начале ноября корпус «К» вступил в строй действующих. Сейчас в торце корпуса со стороны пульта управления установлена мемориальная доска. На граните высечено: «25 декабря 1946 года в этом здании впервые на континенте Европы и Азии Игорь Васильевич Курчатов с сотрудниками осуществили цепную реакцию деления урана».

Здание корпуса «К» было построено принципиально иначе, чем в США у Э. Ферми. Смонтированное в нем ядерное устройство также конструктивно отличалось от американского реактора. Наш реактор Ф-1 был с вертикальным расположением стержней управления и аварийной защиты, в то время как в американском реакторе стержни двигались горизонтально. Реактор собирали в бетонированном котловане — прямоугольной шахте с гранями по десять метров и глубиной семь метров. Мощные бетонные стены и толстый слой земли защищали от излучения. Две автономные подстанции подавали электрический ток, необходимый для управления реактором. Для измерения уровня радиации вокруг здания разместили дозиметры, на стенах установили сирены и световую сигнализацию, срабатывавшие при опасном уровне излучения. В августе — октябре были построены и отработаны в шахте четыре модели реактора типа «Сфера», а в декабре 1946 года — модель «Сфера-5», на которой испытывали стержни для регулирования процесса ядерной реакции[548]. Экспериментируя, находили оптимальные параметры объема активной зоны реактора. Курчатов ежедневно и еженощно участвовал в этом, лично проводя наиболее ответственные работы по сборке и подготовке реактора к пуску. Работал и как руководитель, и как ведущий физик-экспериментатор, и как простой рабочий. Однажды, когда он, испачканный в графите, заканчивал складывать очередной слой кладки котла, лаборант А. К. Кондратьев спросил, зачем он делает эту черную работу. Игорь Васильевич строго ответил: «Всякую черную работу нужно делать тщательно, ибо от того, как она исполнена, зависит успех общего дела»[549].

Помимо технических задач и преодоления неожиданных трудностей Курчатов одновременно решал и возникающие по ходу дела сложные научные проблемы, от которых зависел окончательный результат. Одна из них появилась в связи с так называемым температурным коэффициентом реактивности: если он положителен, то по мере нагревания реактор «разгоняется», что было опасно; при отрицательном коэффициенте разогрев не страшен и реактором легче управлять. Курчатов с сотрудниками убедился, что коэффициент отрицателен, однако расчеты, поступившие от группы физиков в ФИАНе, давали положительное значение. Курчатов немедленно поставил специальный контрольный опыт, тщательно проверил прежние измерения, провел расчеты и добился результата, не оставляющего сомнений в правильности прежнего значения. Только после этого он оставил в силе свои ранее сформулированные условия. В цикле физических исследований по изучению особенностей уран-графитовой системы, сопоставления ее с теоретической моделью ярко проявился его талант физика-экспериментатора. Эти исследования детально описаны более чем в двадцати не публиковавшихся до последнего времени научных отчетах[550]. В 2013 году они напечатаны в вышедшем шеститомном собрании трудов ученого и теперь позволяют впервые увидеть Курчатова как участника работ по физическим основам атомного реактора.

Сборка реактора была сложным и ответственным делом. Из графитовых блоков в виде сферы диаметром шесть метров, окруженной отражателем (также графитовым) толщиной 80 сантиметров, сооружалась его активная зона. В уложенных блоках графита было просверлено около 30 тысяч отверстий для урановых блочков — они образовывали пространственную решетку с определенным шагом. Общий вес графитовой кладки в реакторе составлял 450 тонн, а урановых блочков — 45 тонн. Полная структура реактора выглядела как кубическая решетка урана, погруженная в графитовую сферу[551]. Монтаж вели горизонтальными слоями, начиная со дна котлована. По расчетам реактор должен был состоять из 76 слоев[552]. На каждый слой составляли монтажную картограмму, определяющую его планировку: где и какой графитовый брусок уложить, в какое отверстие вставить какой урановый блочок и т. п. В сборке реактора были предусмотрены три сквозных вертикальных канала, предназначенные для свободного перемещения внутри кладки стержней управления и защиты (стержни СУЗ). Поднятие или погружение внутрь активной зоны центрального или управляющего стержня позволяло регулировать величину нейтронного потока в реакторе.

Два других вертикальных канала были предусмотрены для стержней аварийной защиты. Они крепились к тросу с помощью электромагнитного замка. Простота и надежность конструкции состояли в том, что достаточно было обесточить обмотку электромагнита, чтобы стержень под собственным весом упал внутрь реактора и цепная реакция мгновенно прекратилась. Вся конструкция для регулирования мощности реактора и его аварийной защиты была разработана и смонтирована прямо в здании своими же инженерами и рабочими.