第一個工業反應堆和放射化學工廠“燈塔”，在烏拉爾地區車里雅賓斯克往北100公里克什特姆市附近開始投建。反應堆的工程項目由化學機器制造研究院院長多列扎利負責；將鈾充填到反應堆里則由庫爾恰托夫親自負責；整個中心，即后來聞名遐邇的“原子城”車里雅賓斯克─40的建設工作，由第一總局局長萬尼科夫負責，建設的規模非常宏大。
1947年，又有三個“原子城”破土動工：兩個在斯維爾德洛夫斯克州，這兩個“原子城”負責對鈾同位素進行工業分解；一個在高爾基州，這個“原子城”負責制造钚彈和鈾彈。負責這些工程項目的科學家現在都是舉世聞名的科學家，而在當時，他們的名字是保密的。
1948年夏天，反應堆才開始工作。蘇聯所收集到的鈾，包括原先被淘汰、剔除的有缺陷的、含有雜質的鈾塊，全部都被充填進反應堆里了，這在后來導致了一些鈾塊“膨脹起來”，導致了事故的發生和反應堆最終停止工作。負責修理的工作人員時常遭受過度的輻射。“燈塔”放射化學工廠開始從“燒盡了的”鈾塊中分解钚，由于沒有等到短衰期的鈾分裂物完全衰變，放射化學家遭受了過度的輻射。古西科娃教授，1947─1953年曾經在車里雅賓斯克─40“原子城”工作過，不久前她提供了一份材料證實：當時，在分解钚的實驗室里“工作的基本上都是年輕姑娘，這群姑娘每天都沉浸在特別大的危險之中，并且她們中間登記在案的放射病病例就有 120例，這種放射病被人們叫做‘钚肺硬化’”。當時，“燈塔”放射化學工廠的廢料流入一條叫“捷恰”的小河，導致當地大批農民患上了輻射病。
1949年6月，蘇聯才積聚了10公斤钚。1949年8月29日，蘇聯第一顆原子彈終于試爆成功。根據從來都未曾公開過的最高蘇維埃的命令，一大批參加了制造蘇聯原子彈的人員獲得了蘇聯政府的獎賞，榮獲最高獎賞——社會主義勞動英雄稱號和金星獎章的科學家是庫爾恰托夫、弗廖羅夫、哈里頓、曉爾金和多列扎利。
1950年，蘇聯原子能規劃的發展進入了一個新的、更加復雜的階段——建立原子彈武器庫并研制氫彈。臨近 1952年，蘇聯又建成了 5個更大的工業反應堆，在14個礦產地開采鈾礦，斯維爾德洛夫斯克分解鈾同位素工廠，專門生產用于鈾彈的鈾─235。蘇聯開始建造第一個裝配有原子能發動機的潛水艇并建造第一個原子能發電站“442工程”。1953年8月12日，蘇聯又成功地進行了以固態氚化鋰─6為熱核燃料的第一顆氫彈試驗。正是原子彈和氫彈的威力才保證了蘇聯超級大國的地位，這一地位現在部分地被俄羅斯繼承了下來。