К сооружению «надкритической» модели приступили 15 ноября 1946 года. На стройке закипел аврал, властно подгоняемый Курчатовым. Сотрудники с изумлением обнаружили, что широко распространенная формула административного командования: «А ну, давай, давай!» — отнюдь не чужда и их руководителю, еще недавно с такой неторопливой тщательностью изучавшему графики размножения нейтронов в очередной уран-графитовой полусфере. Прежнего, медлительного «подползания к результату» как не бывало. Заданный Курчатовым стремительный темп сохранялся и в его отсутствие. В реакторном зале забыли, что такое ходьба — все торопились, все делалось бегом.
По проекту надо было уложить семьдесят шесть слоев графита: по восьми внизу и вверху для защиты от нейтронов и шестьдесят в активной части реактора. С боков тоже размещался почти метровый слой графитовой изоляции. Худший по измерениям в «брезентовой лаборатории» графит выкладывали на периферии реактора, лучший — в центре. Критичность предполагалось достичь в шестидесятом слое. На пятьдесят восьмом был зафиксирован крутой всплеск нейтронов. Следующие слои выкладывали с особой осторожностью. Но шестидесятый, показав большое нарастание активности, критичности все же не обеспечил: графит из ранних партий, уложенный на периферии реактора, поглощал нейтроны активнее, чем графит из партий более поздних. Стало ясно, что критичность даст шестьдесят второй слой. Его кладку завершили 25 декабря.
В середине дня в «Монтажных мастерских» появился Курчатов. Он обошел здание, убедился, что все готово к пуску реактора, и отправил рабочих и лаборантов, в которых не было нужды при пуске, в финский домик, построенный неподалеку. В подземной лаборатории, кроме Курчатова и его заместителя Игоря Семеновича Панасюка, остались еще восемь человек. Курчатов жестом показал им границу, которую нельзя переступать, и сел за пульт. Панасюк стал у лебедок, дистанционно приводящих в движение кадмиевые стержни — два аварийных и один регулирующий (кадмий жадно поглощает нейтроны). Обведя всех веселым взглядом, Курчатов негромко сказал:
— Начинаем.
По его знаку Панасюк поднял лебедкой аварийные стержни и немного выдвинул регулирующий. Активность росла медленно и остановилась на низком уровне. Курчатов, следя за колеблющимся на шкале гальванометра световым зайчиком, с секундомером в руке считал число импульсов и манипулировал стержнями — то приподнимал их, то опускал. Он действовал так уверенно, словно уже сотни раз проделывал эти никем еще не опробованные операции и потому твердо знал, какой эффект каждая из них вызовет.
Игорь Панасюк впоследствии так описал картину пуска:
«Включены все приборы, сигнализирующие о радиационной опасности, проверена исправность системы управления и защиты и группы контрольно-измерительных приборов.
Два аварийных кадмиевых стержня находятся во взведенном состоянии: достаточно нажать кнопку, и они упадут в вертикальные каналы реактора, чтобы моментально погасить реакцию.
И. В. Курчатов поднимает еще находящийся в реакторе кадмиевый стержень (регулирующий). Ранее редкие (фоновые) звуковые щелчки и вспышки неоновых ламп от гамма-лучевых и нейтронных датчиков, расположенных внутри реактора и на его поверхности, становятся все чаще. Частота щелчков и световых сигналов увеличилась, но вот они уже остаются постоянными — пока что реактор не достиг критичности.
Процедура повторяется еще раз… И. В. Курчатов быстро выводит аварийные стержни из реактора. График показывает почти линейный рост мощности. Впервые звуковые сигналы становятся воющими. Световые индикаторы уже не мигают, а светят ярким желтовато-красноватым светом».
Курчатов несколько раз последовательно провел реактор через стадии докритичности, критичности, надкритичности. Быстрый подсчет на логарифмической линейке показал, что в «котле» развивается мощность сто ватт — результат цепной реакции деления ядер урана. Первая порция ядерной энергии в Советском Союзе получена!