Начиная с 1945 года Девятое управление НКВД, помогая Министерству цветной металлургии, начало широкую программу разведки для нахождения дополнительных источников урана в СССР. В 1945 году в Германию была направлена комиссия под руководством Завенягина, которая вернулась со 100 тоннами урана [36].
Пришлось также решать, какой из способов разделения изотопов окажется наилучшим. Курчатов разбил задачу на три части: А.П. Александров исследовал метод термодиффузии; И. К. Кикоин руководил методом газовой диффузии, а Л. А. Арцимович изучал электромагнитный процесс [34].
Столь же важным было решение о том, какой тип реактор следует создавать. В Лаборатории №2 рассматривались три типа реакторов:
- на тяжёлой воде;
- с графитовым замедлителем и газовым охлаждением;
- с графитовым замедлителем и водяным охлаждением.
Курчатов непосредственно руководил исследованиями атомного котла с графитовым замедлителем. А.И. Алиханов исследовал создание котла с использованием тяжёлой воды в качестве замедлителя.
Существовало два варианта бомбы - урановая и плутониевая. И если свойства урана советским физикам были известны, то плутония они никогда не имели. Надо было начинать срочно изучать его свойства. В 1945 году группа Курчатова получает первые микроскопические количества плутония после «обстрела», в течении трёх месяцев, мишени из шестифтористого урана нейтронами от радий-бериллиевого источника. Практически в то же самое время Радиевый институт им. Хлопина начал радиохимический анализ субмикрограмммных количеств плутония полученных на циклотроне, который был возвращён из эвакуации в годы войны и восстановлен. "Весомые" (микрограммные) количества плутония появились в распоряжении ученых немного позже от более мощного циклотрона в Лаборатории №2 [36].
Особый интерес представляла реальная конструкция бомбы. После ряда убеждений Курчатов добился, чтобы над конструкцией бомбы работал Харитон.
Подводя итоги можно сказать, что советская программа бомбы в период с июля 1940 по июль 1945 года в основном оставалась маломасштабной. Первая фаза, от создания Урановой комиссии в Академии наук в июле 1940 года до немецкого вторжения в июне 1941 года, продемонстрировала ограниченные возможности в организации изучения применимости атомной энергии. С началом войны даже эти небольшие усилия исчезли. В течение следующих восемнадцати месяцев -самих трудных для Советского Союза - лишь несколько учёных продолжали вести агитацию за программу атомной бомбы. Только они и некоторые тревожные разведывательные сообщения о работах западных ученых заставили правительственных чиновников организовать в феврале
