16 ноября 1953 г. В. А. Малышев, И. В. Курчатов, А. П. Александров, И. И. Носенко и З. А. Шашков обратились в Правительство СССР с предложением о передаче в ведение Минсредмаша программы по проектированию и строительству атомного ледокола. И уже 20 ноября того же года вышло постановление Правительства о начале строительства ледокола “Ленин” водоизмещением 17 тысяч тонн силами МСМ и других ведомств. Научным руководителем по физике реактора был назначен И. В. Курчатов, а по строительству ледокола в целом - А. П. Александров.
Темпы работ были ошеломляющими. Разработка технического проекта - май 1956-го, закладка ледокола на стапеле Адмиралтейского завода в Ленинграде - август того же года, опытная навигация - 31 декабря 1959 г. После ледокола “Ленин” были построены еще семь атомных ледоколов и крупнейший в мире атомный лихтеровоз “Севморпуть” водоизмещением 62 тысячи тонн. Эти суда существенно увеличили период навигации по Северному морскому пути.
Атомные силовые установки нашли широкое применение на кораблях ВМФ. В ноябре 1952 г. вышло постановление Совета Министров СССР о проектировании подводной лодки с торпедами, содержащими атомные заряды. Научным руководителем работ был назначен А. П. Александров (ЛИПАН), главным конструктором энергетической установки - Н. А. Доллежаль (НИКИЭТ), а за проектирование подводной лодки в целом отвечал В. Н. Перегудов (СКБ-143, СПМБМ “Малахит”). Уже 8 марта 1955 г. был осуществлен физический пуск ядерного реактора для первой советской атомной подводной лодки, а 1 декабря 1958 г. закончились ее ходовые испытания. К концу 1986 г. ВМФ СССР имел уже 62 атомные субмарины.
1 сентября 1969 г. было принято Постановление ЦК КПСС и СМ СССР о строительстве первого в СССР атомного надводного корабля. Им стал авианесущий крейсер “Киров”, принятый в состав ВМФ в 1981 г. Затем были построены корабли “Адмирал Ушаков”, “Адмирал Нахимов”, авианосец “Москва” и крейсер “Пётр Великий”.
Развитие атомной промышленности инициировало возникновение многих научных направлений, нашедших применение не только в военной, но и в мирной тематике.
Для проведения сложных теоретических расчетов по зарядной тематике в октябре 1952 г. была создана первая отечественная электронно-вычислительная машина. За ней последовали более совершенные ЭВМ: в 1967 г. - БЭСМ-6 с быстродействием в 1 миллион операций в секунду, а в 80-е годы - ЭВМ семейства “Эльбрус” с быстродействием в десятки миллионов операций в секунду.
Для проведения тонких физических исследований были созданы циклотроны, исследовательские атомные реакторы, мощные ускорители электронов. В Объединенном институте ядерных исследований в 1960 г. вступил в строй крупнейший в мире ускоритель тяжелых многозарядных ионов - циклотрон с энергией 90-200 млн. эВ. С помощью ускорителя был открыт новый вид радиоактивности (протонная), синтезированы изотопы элементов с номерами 102, 103 и впервые в мире получены 104-й и 105-й элементы Периодической системы Д. И. Менделеева.
В 1989 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова был введен в действие первый в мире прототип промышленного термоядерного реактора со сверхпроводящей магнитной системой - “Токамак-15”.
Достижения Министерства среднего машиностроения вызвали быстрое научно-техническое развитие многих институтов и предприятий других министерств и ведомств, связанных с программами разработки ядерных зарядов.
Создание зарядов большой мощности инициировало разработку крупных баллистических ракет для доставки зарядов к цели. Летные испытания первой межконтинентальной ракеты Р-7, разработанной С. П. Королёвым, состоялись в 1957 г. А 12 апреля 1961 г. эта ракета вывела в космос корабль-спутник “Восток” с человеком на борту. Позднее ракеты, разработанные в военных целях, были использованы для дальнейшего освоения космоса, запусков искусственных спутников Земли в целях космической разведки и навигации, создания глобальной спутниковой связи.
Сотрудничество атомной и космической отраслей развивалось по многим направлениям. Так, в 1973 г. на аппарате “Луноход-2” с изотопным источником тепла (разработка ВНИИНМ и завода “Авангард”, г. Саров) были проведены исследования поверхности Луны.
С 1965 г. энергия атомных взрывов начала применяться для решения масштабных народнохозяйственных задач.
15 января 1965 г. в степи Казахстана в русле реки Чаган был проведен подземный взрыв. В результате взрыва образовалась воронка, которая после заполнения весенними водами превратилась в озеро емкостью 7 миллионов кубических метров (емкость внешнего водоема перед образовавшейся плотиной составила 13 млн. м3). 30 сентября 1965 г. подземным атомным взрывом (путем пережатия скважины ударной волной) была ликвидирована авария на Урта-Булакском газовом месторождении. Мощный газовый факел, зарево которого было видно километров за 40, никакими иными противопожарными средствами не удавалось потушить в течение трех лет. Подземные атомные взрывы проводились также с целью зондирования земной коры.