Методика эксперимента как будто проста — выкладывать слой за слоем гигантскую бочку из графитовых кирпичей, размещая в каждом слое цилиндрики металлического урана, и определять, как идет размножение нейтронов, вырывающихся из ядер при делении, как они замедляются в графите, сколько их поглощает сам графит… Но это требовало слишком много времени: производственники еще только налаживали технологию сверхчистых материалов в том количестве, какое нужно было для опытов, обещали давать их лишь через несколько лет. Сидеть сложа руки в ожидании Курчатов не мог. Он решил выкладывать из графита узкую высокую призму и, пренебрегая пока вылетом нейтронов через ее боковые стенки, определять динамику их поглощения вдоль длинной оси. Это позволило надежно установить, как пойдет потом замедление и поглощение нейтронов во всей массе реактора. Призмы сыграли и другую важную роль — помогли проконтролировать качество поступающего в лабораторию графита.
В 1944 году Лаборатория № 2 получила в свое распоряжение трехэтажное здание и несколько вспомогательных построек в Покровском и Стрешневе, а также обширное пустое поле вокруг. Места, чтобы развернуться, теперь хватало. Неподалеку от основного здания раскинули большую армейскую палатку — «брезентовую лабораторию», как ее шутливо назвали. Здесь смонтировали все ту же графитовую призму, и каждая новая партия графита проходила придирчивую проверку на ядерную чистоту.
Количество реакторного графита постепенно накапливалось — с окончанием войны промышленность освоила его производство. На заводе, специально оборудованном для плавки урановых руд, получили и сверхчистый металлический уран. Можно было приступать к строительству уран-графитового реактора.
В отдалении от главного корпуса и «брезентовой лаборатории» появилось неприметное кирпичное строение высотой чуть больше восьми метров, длиной — сорок, шириной — пятнадцать. По виду небольшой механический цех. Мало что говорило непосвященным и его безобидное название — «Монтажные мастерские». Но стоило пройти через широкие, обычные для производственных помещений ворота — правда, их никогда не держали открытыми, — или через дверь, охраняемую вооруженным караульным, — и взгляду открывался просторный зал с глубоким квадратным котлованом размерами десять на десять и высотой семь метров. По проекту котлован намечался еще глубже, но обильно хлынувшие на восьмом метре подпочвенные воды внесли свой корректив. Этот котлован и был рабочим помещением уран-графитового реактора.
К залу примыкала двухэтажная лаборатория, где сосредоточили командную аппаратуру реактора. Над землей поднимался лишь верхний этаж, основное же помещение находилось ниже нулевой отметки. Попасть из зала в подземную лабораторию можно было лишь через лестничные клетки. Существовал еще один вход, отнесенный подальше от «Монтажных мастерских» и соединенный с ними туннелем.
Расчеты теоретиков показывали, что реактор, заработав на полную мощность, станет источником очень опасного излучения: несмотря на графитовую изоляцию, выброса нейтронов наружу не избежать. Приходилось считаться и с возможностью аварии. От всех этих опасностей надо было заранее защититься. Верхний этаж лаборатории мощной защиты не требовал и потому отделялся от зала только стеной. В нижнем же людей предохраняли от реактора, ушедшего всей массой под землю, пятнадцать метров естественного грунта, дополненного еще стеной и толстым слоем песка. Для сообщения с реактором служил узкий зигзагообразный лабиринт переходов, сложенный из толстых блоков свинца, кирпичей, парафина и борной кислоты — комбинации материалов, часть которых поглощает нейтроны, а другая — возбужденную ими радиацию.
С помощью механической вентиляции в подземную лабораторию подавалось до семи тысяч кубометров наружного воздуха в час. Этого вполне хватало, чтобы изгнать вредные газы, пока реактор работает на небольшой мощности. А при его форсировании люди удалялись из помещений и контроль за цепной реакцией осуществлялся дистанционно — с пульта, расположенного в восьмистах метрах от «мастерских».
К осени 1946 года все было готово к монтажу реактора. И здание для него оборудовано, и графит накапливается: каждую прибывающую с завода партию графитовых брусков испытывают, бруски получше складывают в одном месте, похуже — в другом, но все они настолько чисты, что уже вполне годятся для цепной реакции. И металлурги исправно поставляют теперь сверхчистый уран: пока еще килограммами и центнерами, но ясно, что вскоре заветных цилиндриков будут тонны. К тому же за рубежом шумиха вокруг американской атомной бомбы разрастается. С каждым днем Советской стране все настоятельнее необходим свой атомный «котел». Уже одно сообщение, что кладка его началась, разрядит обстановку — немедленное строительство реактора нужно не только по соображениям обороны, но и как психологический фактор.