К залу примыкала двухэтажная лаборатория, где сосредоточили командную аппаратуру реактора. Над землей поднимался лишь верхний этаж, основное же помещение находилось ниже нулевой отметки. Попасть из зала в подземную лабораторию можно было лишь через лестничные клетки. Существовал еще один вход, отнесенный подальше от «Монтажных мастерских» и соединенный с ними туннелем.
Расчеты теоретиков показывали, что реактор, заработав на полную мощность, станет источником очень опасного излучения: несмотря на графитовую изоляцию, выброса нейтронов наружу не избежать. Приходилось считаться и с возможностью аварии. От всех этих опасностей надо было заранее защититься. Верхний этаж лаборатории мощной защиты не требовал и потому отделялся от зала только стеной. В нижнем же людей предохраняли от реактора, ушедшего всей массой под землю, пятнадцать метров естественного грунта, дополненного еще стеной и толстым слоем песка. Для сообщения с реактором служил узкий зигзагообразный лабиринт переходов, сложенный из толстых блоков свинца, кирпичей, парафина и борной кислоты — комбинации материалов, часть которых поглощает нейтроны, а другая — возбужденную ими радиацию.
С помощью механической вентиляции в подземную лабораторию подавалось до семи тысяч кубометров наружного воздуха в час. Этого вполне хватало, чтобы изгнать вредные газы, пока реактор работает на небольшой мощности. А при его форсировании люди удалялись из помещений и контроль за цепной реакцией осуществлялся дистанционно — с пульта, расположенного в восьмистах метрах от «мастерских».
К осени 1946 года все было готово к монтажу реактора. И здание для него оборудовано, и графит накапливается: каждую прибывающую с завода партию графитовых брусков испытывают, бруски получше складывают в одном месте, похуже — в другом, но все они настолько чисты, что уже вполне годятся для цепной реакции. И металлурги исправно поставляют теперь сверхчистый уран: пока еще килограммами и центнерами, но ясно, что вскоре заветных цилиндриков будут тонны. К тому же за рубежом шумиха вокруг американской атомной бомбы разрастается. С каждым днем Советской стране все настоятельнее необходим свой атомный «котел». Уже одно сообщение, что кладка его началась, разрядит обстановку — немедленное строительство реактора нужно не только по соображениям обороны, но и как психологический фактор.
От Курчатова настойчиво требовали срочно приступить к монтажу реактора. Ведь можно прибегнуть к испытанной заводской практике: спешно пустить объект, отрапортовать о пуске, а потом дорабатывать, переделывать, ремонтировать — в общем, осваивать. Зачем превращать с таким трудом создаваемые материалы в недвижный запас, ожидающий, пока подойдет нескорый срок его применения!
Курчатов отверг этот путь. Все, что хоть отдаленно напоминало «показуху», ему органически претило. Мириться с «болезнями освоения» как полуиронически-полускорбно называли заранее запланированные недоделки, он не желал. Реактор должен сразу заработать так, чтобы его не трясли никакие болезни. И Курчатов решил использовать уже накопленный уран и графит для своеобразных полузаводских испытаний: строить одну за другой модели будущего реактора и проверять на них теоретические расчеты. Он сумел доказать, что такой путь в конечном итоге окажется самым надежным и эффективным.
Как только строители закончили ложе под реактор, физики перевели из «брезентовой лаборатории» в «Монтажные мастерские» все запасы урана и графита. В котловане сложили «кучу малу» — куполообразную уменьшенную модель реактора с активной зоной диаметром сто сантиметров. Складывали без спешки, аккуратно, на это ушли дни, а экспериментировали недолго: определили в полусфере размножение нейтронов, и она стала не нужна. Модель с той же аккуратностью разобрали и стали складывать другую, только уже диаметром сто пятьдесят сантиметров: за время первой кладки прибавилось и урана и графита. В этой второй модели снова измерили количество нейтронов. Разобрали и ее и тут же стали возводить третью — в сто восемьдесят сантиметров. Курчатов часто бывал на сборке, проверял, все ли идет гладко. Уезжая, предупреждал, чтобы при малейшем затруднении его вызывали — днем, вечером, ночью. Глубоко ночью даже лучше: тогда он дома, а не на совещаниях, не в разъездах.
Так продолжалось несколько месяцев: собирали, измеряли, разбирали, опять собирали… Всего были испытаны четыре предварительные модели, причем на последней, с диаметром активной зоны двести сорок сантиметров, физики смогли уже проверить аппаратуру контроля и защиты. Изучение моделей подтвердило: теоретики не ошиблись, конструкторы правильно решают свои задачи — в пятой полусфере, «надкритической», должна наконец развиться цепная реакция. Примерные параметры этой модели представлялись такими: критический радиус при котором появится «цепь», — три с половиной — четыре метра, соотношение ядер углерода и урана — сто к одному, то есть около пятисот тонн графита на пятьдесят тонн урана (уран тяжелее), габаритные размеры реактора с учетом слоя изоляции — восемь с половиной — девять метров, реактивность немного превышает единицу — величина, легко поддающаяся регулировке. Котлован в «Монтажных мастерских» вполне соответствовал габаритам пятой модели.