Исследования продолжились в чикагской Металлургической лаборатории, где условия были более подходящими, чем в Колумбии. С подачи военных в лабораторию стали поставлять хорошо очищенный графит и обогащенный уран, в которых уже могла произойти цепная реакция, и в середине осени 1942 г. ученые решили строить новую установку. Правда, отведенный для этого лесной участок подготовить не успели, и эксперименты перенесли в центр города, на теннисные корты. Месяц круглосуточной работы — и на корте выросла эллипсоидная конструкция из слоев графита и урановых блоков. В целом на установку размером с комнату ушло 385 т графита и 46 т урана. Сдерживать цепную реакцию призваны были покрытые кадмием деревянные стержни, для которых предусматривались специальные сквозные отверстия.
Дебютное испытание установки состоялось в начале декабря 1942 г. и длилось чуть менее получаса (все это время наверху дежурили специально нанятые люди, готовые в любую минуту вылить внутрь литры раствора кадмиевой соли). Ученые вытащили все стержни, кроме одного, а тот, последний, изымали медленно, попутно измеряя число образующихся нейтронов. Когда в установке оставалось каких-то полметра стержня, скорость реакции резко возросла, стремясь к бесконечности. Поскольку ни о какой защите от радиации речи тогда не шло, исследователи спешно вернули все страховочные прутья на место. А затем отправились праздновать успешное проведение первой в истории управляемой цепной атомной реакции.
Позже ученые заметили, что при поглощении нейтронов ураном-238 образуется плутоний-239, который тоже можно использовать для цепной реакции. На основе данного наблюдения были сконструированы первые промышленные атомные реакторы и небольшие установки для производства энергии на субмаринах, а в 1951 г. атомная станция американского штата Айдахо зажгла четыре лампочки. Но это были еще не те масштабы, которые позволили бы обеспечить дешевой энергией всю планету. Как сделать, чтобы топливо в зоне реакции сгорало при более высоких температурах и давлении? И чтобы материалы выдерживали такие нагрузки без повреждений?
Учитывая эти проблемы, советские ученые в 1950 г. начали сооружение экспериментальной установки «Атом мирный». Для конспирации уран в документах шифровался названием «активный полимер», нейтроны выступали «нулевыми точками», уран-графитовый реактор именовался «оловянно-керамическим кристаллизатором».
Основой для ядерного реактора была выбрана… видавшая виды турбина мощностью всего 6 МВт. При таких исходных данных мощность установки могла составить не более 30 МВт. Роль теплоносителя досталась горячей воде, на которую предполагалось оказывать давление 100 атм. Расчеты показали: если охладительная система повредится и вода попадет на конструкцию из урана и графита, скорость деления ядер резко возрастет, а это очень опасно. Однако полное прекращение подачи воды остановит реакцию. (Кстати, по такому же принципу «работает» естественный атомный реактор в урановом руднике Габона.)