儘管遭到了列寧格勒派的強烈反對，核武研製的撥款最終還是獲得了國防委員會的透過。從此，蘇聯成為了第三個開始研製核武器的國家。
1942年5月4日，20億盧布的研發費用正式撥給了2號實驗室，用於核武的研發工作以及配套設施的建設工作。
就在那一天，位於休金諾區的實驗大樓也完成了佈置，所有實驗裝置和傢俱都已經準備完畢，開始投入了運作。
一輛ZIS-101B豪華轎車駛到了休金諾區一座巴洛克式建築前。
這座巴洛克式建築樓高三層，看上去比較美觀，也有點文藝氣息。但是，這座帶有文藝氣息的建築，用途和文藝完全沾不上邊，裡面上班的人就算不是物理學家，也是讀理工出身的才俊，他們的任務就是研發核武器。
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曼圖洛夫從轎車裡走了下來，這輛ZIS-101B轎車是他單位裡的用車，外貌看上去和當代的轎車沒什麼區別，在效能上根本無法和他那輛ZIS-101M跑車相提並論。
“庫爾恰托夫同志，你們現在有什麼研發方向？工作日程和步驟都安排好了嗎？”曼圖洛夫一下車，就走進了2號實驗室大樓，徑直往實驗室主任——伊戈爾·庫爾恰托夫的辦公室裡走去。
曼圖洛夫的到來讓庫爾恰托夫感到相當的意外，這可是實打實的國家領導人啊，連通知都沒有，就過來一個實驗室裡瞭解情況，看來他對科學研究的重視程度是相當高的。
“曼圖洛夫同志，我們今天才開始工作，要說研發方向的話，我們暫時已經想到了一些，但還沒有確定下來。”
“說來聽聽。”曼圖洛夫的面容比較慈祥，說話的語氣比較親和，舉止也比較斯文，表面上看還挺像一個學者，並不像是一個擁有大將軍銜的領導人。
“鈾炸彈的原理我們都已經初步瞭解了，但我們應該怎樣把這個原理應用在一款炸彈上呢？這款炸彈應該怎樣設計呢？這些都是主要問題，但更重要的是，我們必須要有製造炸彈的原材料，比如說高濃度的鈾235和鈽239。
據我所知，我國，乃至於全世界暫時還沒有生產鈾235和鈽239的能力，甚至還沒有開採鈾的礦場。在研製炸彈之前，我們應該先開採鈾礦，並且要有分離鈾235，和生產鈽239的裝置。
等我們具備了生產高濃度鈾235或者鈽239的能力，才能開始製造鈾炸彈。”
庫爾恰托夫說得沒錯，當時蘇聯的確還沒有對鈾礦資源進行開採，甚至連美國和德國這兩個已經展開核武計劃的國家，也沒有多少鈾可用。
蘇聯把鈾開採出來了，還要對鈾進行分離處理，因為用來製造核彈的，是鈾235，但鈾235的天然存在比只有0.72%，也就是說，10000噸的鈾裡，只有72噸是可用於製造核彈的鈾235，其餘的99.28%都是鈾238。
要將這0.72%的鈾235提取出來，就就需要有一種將鈾238和鈾235分離開來的裝置。把足夠數量的鈾235提取出來之後，就可以製造核彈了。
除了鈾以外，鈽也可以用來製造核彈，而且用鈽造出來的核彈威力並不比鈾造出來的小。但鈽是用鈾合成出來的，所以無論如何，都要先建立一個鈾礦。
開採鈾礦，只是準備工作的第一步，有了“原鈾”供應之後，還要有鈾分離設施和鈽製造設施，才能夠提取出可用於製造核武的鈾235或鈽239。
在歷史上，蘇聯早在1943年就開始研發原子彈了，但為什麼要到1949年才研制成功，試爆第一枚核彈呢？
主要還是因為，蘇聯一開始並沒有把心思放到配套設施的建設上，直到1945年，美國在日本投下原子彈之後，斯大林才恍然大悟，開始在車里雅賓斯克州的奧焦爾斯克建設生產鈽239的設施，等到1948年設施落成之後，才開始以鈾238位原料，製造鈽239，為蘇聯第一枚核彈提供原料。
“放心吧，庫爾恰托夫同志，”曼圖洛夫雙手合攏，淡定地說道：“我們建設人民委員部會配合二號實驗室的工作，儘早展開反應堆和核處理設施的建設工作。
我已經把這些設施的建設工作交給了副建設人民委員索科洛夫同志，具體的事務由他負責。索科洛夫同志是一個很樂於聽取意見的人，在核設施的建設工作上，你們應該多加溝通。
作為核計劃的領導機關，你們2號實驗室有權對核設施的建設工作，以及核反應堆、離心機的生產工作進行監督，確保核設施的建造工作及核反應堆等裝置的製造工作達到要求的標準。
接下來的事情我就不多說了，我想你們應該知道怎麼做。”
庫爾恰託夫點了點頭，說：“曼圖洛夫同志，我們一定會盡最大的努力，完成國家交給我們的任務。”
曼圖洛夫從他的公文包裡拿出一張圖紙，放在了庫爾恰托夫的辦公桌上。“庫爾恰托夫同志，這是我自己想出來2個鈾炸彈結構，你可以參考一下。
第一個設計，我將其稱為槍式結構。我們可以將兩塊均小於臨界質量的鈾塊或者鈽塊放在炸彈裡。由於兩者相隔一定的距離，沒有達到臨界質量，所以不會引起爆炸，要使炸彈發生爆炸，就應該將兩者迅速地合在一起。
那怎樣將兩者合在一起呢？我們可以將其中一個鈾塊製成子彈，在投下炸彈的時候，這枚子彈會像槍的子彈一樣，往另一塊鈾塊的方向發射過去，當兩者接觸，鈾塊質量大於臨界質量的時候，就發生爆炸，這就是我的其中一個設想。
而第二個設計就有點複雜，我將其命名為內爆式結構。我們可以將高爆速的烈性炸藥製成球形裝置，將小於臨界質量的鈽239製成小球，置於炸藥中，外圍也放置一些小於臨界質量的鈽239。
需要爆炸的時候，就透過炸彈裡的電雷管同步點火，使炸藥各點同時起爆，使外圍的核裝藥同時向中心合攏，使其密度及臨界質量大大增加。
之後，再利用一個可控的中子源，等到壓縮波效應最大時，就釋放電子實現自持鏈式反應，導致極猛烈的爆炸。”
庫爾恰托夫聽完之後，感到相當的驚訝，他怎樣都沒想到，這個地方黨政幹部出身的國防委員會副主席，居然還能把核彈設計出來，而且他的設計構思完全沒有錯誤之處。
實際上，這兩張圖的設計根本就不是曼圖洛夫想出來的，而是美國想出來的。第一張圖是“小男孩”原子彈的設計，第二張圖是“胖子”的設計，這兩枚原子彈分別投到了日本的廣島和長崎，其內部結構圖早已經在21世紀的網路上流傳開來。
“在我看來，”曼圖洛夫繼續說道：“我們應該先研製第一種結構，這種炸彈的結構比較簡單，製造比較容易，等我們將槍式結構的原子彈製造出來之後，再研究內爆式結構的原子彈。”