Добыча урана разворачивалась в труднейших условиях. Руды залегали в труднодоступных горных районах. Ефим Павлович Славский, тогда заместитель министра цветной металлургии, вспоминал: «Летом 1946 года уран был разведан в очень ограниченном количестве. Как его вывозили? У меня сохранились фотографии. На одной из них рабочие гонят ишаков… На каждом висят сумки, а в сумках — урановая руда. Хорошей считается руда, если в ней 0,1 % урана, остальное все — пустая порода. Представьте, сколько в одной сумке ишак привез урана!»^[513] Добытую руду перевозили на обогатительные фабрики, а продукт переработки — очень чистую соль урана — на урановый завод в городе Электросталь Московской области, где ее перерабатывали в металл^[514].

После победы над Германией СССР использовал ее урановые месторождения, находившиеся в советской зоне оккупации^[515]. В Восточной Германии были построены фабрики для получения уранового концентрата, отправляемого затем в Советский Союз^[516]. Урановые рудники также закладывали в Болгарии и Польше, где залежи давали значительно меньше урана, чем в Германии и Чехословакии. Также СССР начал добычу урана в китайской провинции Синьцзян, которую он в то время контролировал^[517].

Данные о добыче советского урана даже за первые послевоенные годы до сих пор не опубликованы^[518]. По оценке ЦРУ, советские и восточноевропейские рудники давали в 1946 и 1947 годах от 70 до 110 тонн окиси урана. Только в 1948 году произошло значительное увеличение добычи, но и тогда наращивание добычи урана все еще считалось задачей чрезвычайной важности. По тем же оценкам, 45 процентов советского урана было получено из Восточной Германии, 33 — из Советского Союза, 15 — из Чехословакии, 4 — из Болгарии и 3 процента — из Польши. Но эти цифры, как пишет Д. Холловэй, должны быть приняты с известной осторожностью^[519]. Важность восточноевропейского урана для СССР подтвердил на пленуме ЦК КПСС в июле 1953 года заместитель министра среднего машиностроения А. П. Завенягин, отметивший, что поскольку значительная доля уранового сырья добывается за границей, «важно вести форсированную разведку отечественной сырьевой базы»^[520].

С первых дней деятельности Лаборатории № 2 под непосредственным руководством Курчатова разворачиваются работы по получению металлического урана из поставляемого обогатительными фабриками уранового сырья. Игорь Васильевич формулирует жесткие физико-химические требования к чистоте производимого урана, поскольку даже малейшие доли примесей поглощали нейтроны и могли ухудшить условия протекания цепной реакции^[521]. Содержание примесей в металлическом уране не должно было превышать миллионных долей. Задача решалась комплексно: в научно-исследовательских институтах, которых было более тридцати, конструкторских бюро, на рудниках, обогатительных фабриках, химических производствах и металлургическом заводе.

Получение необходимых для уран-графитового котла чистейших реакторных материалов требовало разработки новых технологий. Курчатов еще в 1943 году поручил Государственному институту редких металлов (Гиредмету) и персонально начальнику лаборатории профессору З. В. Ершовой — ученице В. Г. Хлопина, стажировавшейся в 1930-е годы в Париже у Ирен Жолио-Кюри, — изготовить несколько десятков килограммов карбида урана строго определенного состава и высокой степени чистоты^[522]. Хотя в России его никогда не производили, сотрудники Гиредмета профессора Н. П. Сажин, Г. А. Меерсон и молодой металлург Е. Каменская сконструировали дуговую печь и, отработав на ней технологию процесса, ежедневно получали килограммы карбида урана требуемого качества^[523]. З. В. Ершова и Н. П. Сажин привозили получаемые образцы карбида урана Курчатову на квартиру, размещавшуюся в главном здании лаборатории. Сюда же поступали и чистейшие соли урана, полученные на опытной установке на руднике.

Затем Курчатов «озадачил» (его выражение) З. В. Ершову получить металлический уран «хотя бы в небольшом количестве, но высокой степени чистоты»^[524]. Зинаида Васильевна, вспоминая тот момент, рассказывала, что на оброненную ею фразу: «С чего начинать?» — Игорь Васильевич ответил: «Ну, хозяюшка, закатай рукава, накинь фартук и посмотрись в зеркало»^[525]. Для советской «мадам Кюри» не существовало невозможного, и в короткий срок лаборатория Ершовой справилась с поставленной задачей, осуществив ряд восстановительных плавок в высокочастотной печи. Курчатов сам принимал участие в этой работе. Он часто бывал в Гиредмете, знакомился с ходом эксперимента, помогал советами. В один из дней декабря 1944 года в присутствии членов правительства М. Г. Первухина, В. А. Малышева и А. П. Завенягина профессор З. В. Ершова, инженер Е. Каменская и молодой специалист Т. Меньшикова получили слиток чистейшего урана весом около килограмма^[526]. Зинаида Васильевна рассказывала автору, как на следующий день она доставила тяжелый металл «с золотистым отливом» в коробке, обитой бархатом, в Первое главное управление, а через несколько дней — на заседание Спецкомитета СССР, где после ее доклада Берия распорядился принять метод Ершовой для организации промышленной разработки металлического урана и наградить ее большой денежной премией, которую доставили в тот же день ей на квартиру^[527].

Курчатов высоко оценил работу Ершовой с сотрудниками Гиредмета по получению металлического урана. Благодаря его настойчивости, точности в постановке задач, постоянному контакту и контролю, тщательно продуманному плану экспериментальных работ уран был получен, и началась подготовка к его промышленному производству. К решению этой задачи Курчатов привлек крупнейших ученых: академиков А. П. Виноградова, И. И. Черняева, А. А. Бочвара, члена-корреспондента АН СССР P. С. Амбарцумяна с их коллективами. От Лаборатории № 2 работой руководили В. В. Гончаров и Н. Ф. Правдюк^[528].

С начала 1946 года развернулось заводское производство металлического урана^[529], однако оно было организовано не по методу З. В. Ершовой^[530]. Ее успешным конкурентом стал вывезенный в 1945 году из Германии немецкий профессор Н. Риль, имевший большой опыт по очистке урана в берлинской компании «Ауэр». Специальная комиссия обсуждала оба метода — Ершовой и Риля. И хотя первый был признан лучшим и более перспективным, в качестве рабочего варианта избрали метод Риля, как более простой и, главное, позволявший сэкономить время. За свой вклад в дело создания первой советской атомной бомбы Николаус («Николай Васильевич») Риль был в 1949 году удостоен звания Героя Социалистического Труда. Разработка технологии получения и выплавка чистого металлического урана была осуществлена Гиредметом Наркомцвета СССР на базе одного из цехов завода боеприпасов № 12 в Электростали. Завод срочно оборудовали немецкими станками и приборами. Первые заводские отливки металлического урана в виде небольших цилиндрических блоков для первого реактора Ф-1 начали поступать в Лабораторию № 2 в январе 1946 года^[531]. Большие партии металла, полученные летом того же года, были забракованы Курчатовым из-за обнаруженных в них примесей. Под руководством академика А. П. Виноградова на заводе срочно разработали методы обнаружения примесей^[532]. Через полгода завод в Электростали стал давать около трех тонн в неделю металлического урана нужной чистоты.