Урановые руды на месторождениях в среднем содержат не более 0,2 % природного урана, который состоит из трех изотопов: урана-238 (содержание 99,3 %), урана-235 (0,72 %) и урана-234. В военных целях используют уран-235, потому что в отличие от наиболее распространенного изотопа урана-238 в нем возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Для взрыва ядерной бомбы содержание урана-235 в ядерном заряде не должно быть ниже 80 %, поэтому природный уран приходится обогащать. Для получения одного килограмма высокообогащенного урана требуется более 219 килограммов природного урана.
Первая атомная бомба на основе урана-235 была сброшена США на японский город Хиросима в 1945 году. Эта бомба имела ядерный заряд из обогащенного урана-235 массой около 64 килограммов, для получения которого было использовано более 14 тонн природного урана. В одной тонне урановой руды содержится порядка 2 килограммов необогащенного урана.
Чтобы получить 1 тонну этого металла, необходимо добыть и переработать не менее 500 тонн руды. К августу 1945 года разведанные запасы урана в СССР оценивались всего в 300 тонн.
Нехватку отечественного урана поначалу удалось компенсировать трофейным немецким сырьем, а также продукцией урановых предприятий стран Восточной Европы, с которыми СССР заключил соответствующие соглашения. Однако этих объемов не хватало. Берии пришлось вплотную заняться вопросами геологии.
Уже к 1948 году в разведке и добыче урана было занято более 600 тысяч человек. К строительным и геологоразведочным работам привлекли тысячи заключенных ГУЛАГа, а также немецких военнопленных. В стране создавались десятки новых институтов, лабораторий, конструкторских бюро. С нуля возникали целые отрасли промышленности.
Атомные объекты были разбросаны по огромной территории: Москва, Ленинград, Сухуми, остров Новая Земля, Семипалатинск, города Среднего и Южного Урала. Исследовательский центр расположился в поселке Саров – будущем Арзамасе-16, который получил статус закрытой режимной зоны. Здесь над проектом ядерной бомбы трудились ведущие физики страны.
Через четыре года после создания Специального атомного комитета учебный полигон № 2 в Казахстане готовился к первому испытанию бомбы РДС-1. В 7 часов утра 29 августа 1949 года отсчет обратного времени закончился. Государственная задача была выполнена – отныне Советский Союз стал второй после США страной в мире, обладающей ядерным оружием.
К моменту взрыва под Семипалатинском из донесений разведки уже было известно, что американцы работают над созданием бактериологического оружия. Тогда под патронажем Берии была организована исследовательская группа по разработке способов защиты от биологической атаки. В нее входил будущий главный государственный санитарный врач СССР Петр Бургасов.