1946年8月，放射化学厂主体厂房建设动工，各种设备和仪器的安装以及线路的铺设与厂房墙体垒砌同时进行。施工负责人一般由招聘来的工程师和内务部部队军官担任，而施工工人则基本为工程兵、雇工、犯人、特殊移民等(48)。1948年8月末，放射化学厂建筑施工结束，开始进行设备和仪器的调试。12月22日，在工业堆中辐照过的首批金属铀块运抵放射化学厂，标志着“Б”厂正式投产运行。1949年2月26日，放射化学厂生产出的首批成品--钚浓缩液被送往“B”厂，也即817综合厂化工冶金厂。
    “B”厂的主要任务是将“Б”厂提供的钚浓缩液提炼成金属钚，再将金属钚加工成零部件，用于制造原子弹。率先投产的第九车间很快便生产出首批钚硝酸溶液。1949年4月中旬，纯度很高的二氧化钚被送往第4车间，进行工业还原冶炼。6月，金属钚的数量已足够用来制造第一颗原子弹了。随后，金属钚被送往11车间，开始进行钚零部件的加工。8月初，苏联第一颗原子弹的核装料--两个半球体的金属钚部件加工完成。8月8日，核装料被用专列运往第11设计所，以便进行原子弹的最后组装(49)。
    核材料生产是苏联核计划实施过程中最为关键的环节之一，从核原料的勘探、开采和加工，到物理实验堆Ф－1的启动，再到核材料生产厂的设计、施工及生产工艺的研发，苏联打破常规，特事特办，动用了数以万计的人力(50)，投入了巨额资金，在短短的几年内便建成并启动了核材料生产综合企业，为实现核计划、制造原子弹创造了必不可少的条件。
    苏联核材料的生产和原子弹设计是同时进行的(51)。1946年4月9日，苏联部长会议作出第805－327cc号秘密决定，批准2号实验室成立设计所，负责原子弹的研究、设计、实验和生产，哈里顿担任原子弹的总设计师。设计所以2号实验室第11设计所命名，接受2号实验室领导，但又相对独立(52)。第11设计所建在莫尔多瓦自治共和国与高尔基州结合地带的萨罗夫村，对外通信地址为“阿尔扎马斯－16”。1947年年末，第11设计所的机构组建工作基本完成，科研设计人员、工程技术人员、工作人员和工人人数共达800多人(53)。截止到1948年8月，第11设计所已有实验室14个、理论研究室1个、设计室1个、实验厂2个、试验场2个，人员也增加到了2400多人(54)。
    1946年6月21日，苏联部长会议在第1286－525cc号秘密决定《苏联科学院2号实验室第11设计所》中下达了原子弹设计任务，责成第11设计所研制РДС系列C－1和C－2两种型号的原子弹各一枚，分别使用钚－239和铀－235作为核装料，在1948年1月1日和1948年6月1日前先后提交国家进行地面试验；研制РДС系列C－1和C－2两种型号的机载式原子弹各一枚，在1948年3月1日和1949年1月1日前先后提交国家进行空中试验。
    原子弹不同于普通炸弹，是一个更为复杂的系统，涉及核材料和核爆炸等全新的理论，因此，在设计原子弹之前，首先要做的是解决一系列理论问题，完成一系列计算工作。为此，苏联政府动员了诸如化学物理研究所、化学研究所、数学研究所及其列宁格勒分所、物理问题研究所和地球物理研究所等多家科研机构参与原子弹的理论计算工作，动员了农业机械制造部、运输机械制造部、装备部等下属设计部门参与原子弹的设计工作。1949年4月15日，第11设计所向贝利亚汇报，所有的理论问题都已经得到解决，设计任务已经全部完成(55)。
    虽然早在1946年苏联便动工建设813综合厂，但用于РДС－2核装料的浓缩铀－235的生产却一直遥遥无期。1949年3月3日，苏联部长会议在第864－238cc/оп号秘密决定中将РДС－2的研制和试验的时间推迟了一年，到1950年12月。这样，在第一颗原子弹试验之前，苏联原子弹的生产便主要集中在了РДС－1上(56)。
    РДС－1是按机载炸弹的标准设计的，主要由弹体和弹芯两部分构成。弹体用装甲钢制成，外径为1500毫米，内径为1400毫米，长度为3300毫米，重量为4700公斤。弹芯包括炸药装料、自动系统、核装料等。炸药装料用梯恩梯和黑索今炸药混合构成，作用在于产生球面收敛爆轰波。自动系统包括传感器、高空自动起爆控制器、电雷管等仪器和元件。核装料是一个多层结构，呈空心球状，最外一层是空心球状的金属铀，里面是两个半球体的钚，在其中一个半球体上开有一个直径为25毫米的孔，用来放置中子源。
    为了避免冒险，万尼科夫、库尔恰托夫和哈里顿决定РДС－1使用与美国已经试验的第一颗原子弹一样的质量，即6.2公斤(57)。1949年8月5日，核装料交付使用(58)。8月10日深夜，第11设计所对核装料进行了检测和试组装。检测表明，中子增殖系数正常，符合技术要求，可以进行试验。拆卸后，核装料部件经精心检查后被重新包装起来，准备用专列运往谢米巴拉金斯克试验场(59)。
    从1949年8月10日起，第11设计所和试验场共同组织进行了原子弹试验前的实地演练。截止到8月26日，共进行了10次演练，包括试验场物理检测仪器启动演练、混合炸药装料自动引爆演练、核装料组装和拆卸演练等。8月22日，进行了由全体人员参加的综合演练，既检查也提高了各部门之间的协调和配合(60)。
    1949年8月26日，专门委员会召开会议，通过了由万尼科夫、库尔恰托夫和别尔乌辛起草的苏联部长会议《关于进行原子弹试验的决定》(草案)，拟定试验在1949年8月29～30日内择机进行，将采取地面定点爆炸的方式，以便进行各种科学观察和物理检测。1949年8月26日深夜，库尔恰托夫根据贝利亚的直接指示，确定了试验的时间--8月29日当地时间8时。8月28日晚，开始原子弹的最后组装(钚装料和中子源)并于29日凌晨3时结束。凌晨4时，原子弹被运到试验塔，固定好后，装入引爆雷管，打开自动引爆系统。早6时，试验塔上的工作全部结束。6时25分，试验区全部人员撤离。此时，天气突然变坏，乌云密布，风速加大，下起了小雨。在征得贝利亚同意后，库尔恰托夫将试验时间由原定的8时提前到了7时。
    次日，贝利亚和库尔恰托夫向斯大林汇报了原子弹试验的情况。报告中说，经过科研人员、设计人员、工程技术人员、管理人员和工作人员四年的努力，苏联第一颗原子弹试验已于1949年8月29日莫斯科时间凌晨4时在哈萨克斯坦谢米巴拉金斯克以西170公里处的荒原地带专门修建和装备的试验场进行，原子弹的破坏力和杀伤力巨大，当量不小于1万吨梯恩梯炸药，爆炸后产生的冲击波完全摧毁了7平方公里范围内的工业设施和民用建筑，高强度辐射形成了距爆心5平方公里范围内的死亡地带，高温导致12平方公里范围内的工业、民用和军事建筑起火(61)。