第一个工业反应堆和放射化学工厂“灯塔”，在乌拉尔地区车里雅宾斯克往北100公里克什特姆市附近开始投建。反应堆的工程项目由化学机器制造研究院院长多列扎利负责；将铀充填到反应堆里则由库尔恰托夫亲自负责；整个中心，即后来闻名遐迩的“原子城”车里雅宾斯克―40的建设工作，由第一总局局长万尼科夫负责，建设的规模非常宏大。
1947年，又有三个“原子城”破土动工：两个在斯维尔德洛夫斯克州，这两个“原子城”负责对铀同位素进行工业分解；一个在高尔基州，这个“原子城”负责制造钚弹和铀弹。负责这些工程项目的科学家现在都是举世闻名的科学家，而在当时，他们的名字是保密的。
1948年夏天，反应堆才开始工作。苏联所收集到的铀，包括原先被淘汰、剔除的有缺陷的、含有杂质的铀块，全部都被充填进反应堆里了，这在后来导致了一些铀块“膨胀起来”，导致了事故的发生和反应堆最终停止工作。负责修理的工作人员时常遭受过度的辐射。“灯塔”放射化学工厂开始从“烧尽了的”铀块中分解钚，由于没有等到短衰期的铀分裂物完全衰变，放射化学家遭受了过度的辐射。古西科娃教授，1947―1953年曾经在车里雅宾斯克―40“原子城”工作过，不久前她提供了一份材料证实：当时，在分解钚的实验室里“工作的基本上都是年轻姑娘，这群姑娘每天都沉浸在特别大的危险之中，并且她们中间登记在案的放射病病例就有 120例，这种放射病被人们叫做‘钚肺硬化’”。当时，“灯塔”放射化学工厂的废料流入一条叫“捷恰”的小河，导致当地大批农民患上了辐射病。
1949年6月，苏联才积聚了10公斤钚。1949年8月29日，苏联第一颗原子弹终于试爆成功。根据从来都未曾公开过的最高苏维埃的命令，一大批参加了制造苏联原子弹的人员获得了苏联政府的奖赏，荣获最高奖赏——社会主义劳动英雄称号和金星奖章的科学家是库尔恰托夫、弗廖罗夫、哈里顿、晓尔金和多列扎利。
1950年，苏联原子能规划的发展进入了一个新的、更加复杂的阶段——建立原子弹武器库并研制氢弹。临近 1952年，苏联又建成了 5个更大的工业反应堆，在14个矿产地开采铀矿，斯维尔德洛夫斯克分解铀同位素工厂，专门生产用于铀弹的铀―235。苏联开始建造第一个装配有原子能发动机的潜水艇并建造第一个原子能发电站“442工程”。1953年8月12日，苏联又成功地进行了以固态氚化锂―6为热核燃料的第一颗氢弹试验。正是原子弹和氢弹的威力才保证了苏联超级大国的地位，这一地位现在部分地被俄罗斯继承了下来。