Причин прекращения ядерной реакции несколько. В начале эксплуатации реактора «А» обслуживающий персонал сталкивался с так называемыми зашлаковыванием и отравлением. Эти процессы, в сущности, имеют одну природу: те самые нейтроны, которые должны участвовать в цепной реакции деления урана, захватываются «посторонними» веществами, присутствующими в реакторе как продукты распада урана. Тем самым количество нейтронов, необходимое для осуществления цепной реакции, не достигается. Реакция останавливается. Когда эта остановка происходит «по вине» долгоживущих радиоактивных или стабильных изотопов, неприятность называется зашлаковыванием реактора. Если нейтроны захвачены короткоживущими радиоактивными ядрами, речь идет об отравлении реактора.
Зашлаковывание не вносит существенных изменений в режим эксплуатации реактора. Но при этом как бы укорачивается срок производительной работы урана, исходно загруженного в активную зону. Раньше, чем положено по графику нормально протекающих работ, нужно помещать в реактор следующую партию урановых блоков. Если запасы сырья ограничены — а в 1948 году в СССР с ураном сложилось именно такое положение — то понятно отрицательное влияние зашлаковывания на работу реактора «А».
Отравление имеет более ярко выраженные негативные последствия. На практике оно почти всегда обусловлено присутствием в реакторе изотопа ксенона — ксенона-135, который может захватить в тысячи раз больше нейтронов, чем уран-235. А образуется он из первоначально загруженного урана довольно сложным путем, причем именно при замедлении цепной реакции. Итак, если по каким-то причинам реактор остановлен и его не успели быстро вывести на нормальный режим, в нем может накопиться ксенон-135 и пойдет процесс отравления. Эту ситуацию называли на профессиональном жаргоне йодными ямами, как говорили, реактор в них сваливался. В таких случаях его останавливали на целые сутки. Наработка плутония замедлялась.
К тяжелым последствиям приводили также коррозия алюминиевых труб технологических каналов (ТК) и оболочек урановых блоков, неравномерные тепловые нагрузки на урановые блоки в активной зоне, нарушение динамики в изменениях расхода воды, охлаждающей реактор. Например, разъедание труб ТК имело неизбежным следствием попадание воды в окружающую канал графитовую кладку. Влажный графит имеет другие физические свойства, и цепная реакция может просто прекратиться. Графит нужно было сушить, что приводило к остановке реактора, так как времени на сушку требовалось много: продувка графита горячим воздухом могла происходить только через очень узкие, в один миллиметр, зазоры между ТК и графитовой оболочкой.
Массовая протечка труб началась уже в конце 1948 года, а 20 января 1949 года реактор пришлось остановить на капитальный ремонт — требовалось заменить поврежденные трубы, высушить графит. При этом необходимо было сберечь те урановые блоки, которые сохранили свои «производственные» качества, ни в коем случае не повредить их оболочку и вновь загрузить в реактор, поскольку запасов урана не имелось.
В такой постановке задача ремонта реактора становилась чрезвычайно сложной и опасной для людей, участвующих в ликвидации аварии. Более безопасный путь требовал остановки реактора на длительное время (по оценкам Ю. Б. Харитона, на один год). Этот срок означал большие потери урана и недопустимый, из-за жестких временных рамок, перерыв в наработке плутония. Поэтому руководство ПГУ и научный руководитель проекта И. В. Курчатов приняли методику аварийно-восстановительных работ, предложенную работниками комбината. В соответствии с ней урановые блоки специальными присосками извлекались из разрушенных труб через верх, то есть попадали в центральный зал реактора. Ясно, что переоблучение персонала было неизбежным. Но другого выхода тогда не виделось. К этой «грязной» (в смысле уровня радиационного облучения) работе привлекли всю сильную половину специалистов комбината. Облучились все участники этих работ, в том числе руководители комбината и ПГУ, постоянно находившиеся в зале. У рабочего стола И. В. Курчатова складывались урановые блоки, извлеченные из разрушенных труб, уже частично облученные и высокорадиоактивные. Игорь Васильевич осматривал их и отбирал годные для новой загрузки. За время этой работы он получил высокую дозу радиации.