К созданию этого проекта была привлечена изрядная часть конструкторских сил НИИхиммаша. Было образовано пять групп, во главе которых стояли Павел Антонович Деленс, Василь Васильевич Рылин, Виктор Валентинович Вазингер, Борис Васильевич Флоринский и Михаил Петрович Сергеев. Николая Антоновича Доллежаля правительство назначило главным конструктором реактора. 

Параллельно с НИИхиммашем проект промышленного ядерного реактора разрабатывала группа ленинградских конструкторов. Это было разумно: привлечение двух коллективов исключало монополизм, давало возможность выбора. И такой выбор должна была сделать высокая комиссия в середине марта 1946 г.

НИИхиммаш предложил вертикальную схему реактора (кстати, это предложение сделал лично Н.А. Доллежаль), которая снимала многие вопросы. И прежде всего - о деформации конструктивных элементов при нагреве. "Ленинградский" вариант был выполнен по горизонтальной схеме и выглядел принципиально слабее. Преимущества вертикальной схемы оценили все члены комиссии. Эскизный проект НИИхиммаша признали вполне приемлемым для дальнейшей проработки и создания на его основе крупного промышленного реактора.

Сроки разработки, установленные правительством, были весьма жесткие: к августу 1946 г. институт должен был разработать чертежи технического проекта и рабочие чертежи основных деталей. Николай Антонович рассказывает: "Трудились мы, не щадя себя, не считаясь со временем. Сложностей хватало... Не было, например, стопроцентной ясности с радиацией - сколь велика ее угроза, как обеспечить надежную защиту от нее... Каждые три-четыре дня в институт заезжал Игорь Васильевич Курчатов. Интересовался продвижением чертежных работ, ходом экспериментов. А ставить эксперименты мы начали вскоре же после мартовского заседания комиссии, открывшей зеленый свет нашему проекту. При этом частенько приходилось пускаться на всякого рода выдумки. Для опробования надежности вертикального канала, замера его гидравлических характеристик использовали одну из лифтовых шахт в главном корпусе института. Импровизация оказалась удачной: получился полномасштабный стенд. А подвал здания приспособили для проверки системы разгрузочных устройств. И приспособили, надо сказать, вполне успешно. Почти все узлы для натурных испытаний изготавливались на нашем экспериментальном заводе... Проект реактора, включая все важнейшие проверки его узлов, мы закончили в июле 1946 г."

Решение правительства о начале сооружения промышленного реактора вышло в августе. Плутониевое производство, сердцем которого являлся атомный реактор, создавалось на Урале в географической точке, определяемой кодовым адресом "Челябинск-40" (ныне - комбинат "Маяк"). Там строился безымянный "Атомград", на площадке около него должны были вырасти здания плутониевого завода.

В январе 1947 г. котлован для первого промышленного реактора был уже отрыт. Ставились фундаменты производственного корпуса, лабораторий, служебных помещений. На заводе в Горьком по чертежам НИИхиммаша изготовлялись элементы и узлы реактора. Ровно через год на строительной площадке под руководством сотрудника НИИхиммаша Василия Федоровича Гусева начался монтаж оборудования. Почти пять месяцев в "Атомграде" находился Н.А. Доллежаль, решая возникающие технические и другие вопросы. Много времени на промплощадке провели также П.А. Деленс, Б.Н. Борисоглебский и другие специалисты НИИхиммаша. В мае 1948 г. работы были закончены. Началась загрузка урановых блоков, а к началу июня первый на континенте промышленный атомный реактор достиг критичности и стал медленно, но верно производить столь нужный для обороны страны плутоний.

Но плутоний, который образуется в весьма небольшом количестве (1-2%), необходимо еще извлечь из облученных нейтронами урановых блочков. А это далеко не простое дело. В процессе работы ядерного реактора образуется не только плутоний, но и множество других радиоактивных элементов ("осколков"). Одни из них короткоживущие, другие с весьма большим периодом полураспада. Таким образом, урановые блочки после пребывания в ядерном реакторе состоят из трех компонентов: образовавшегося плутония, непрореагировавшего урана и целой гаммы радиоактивных "осколков". Все эти три компонента необходимо выделить отдельно: плутоний направляется по назначению, регенерированный уран поступает на изготовление новых блочков, а радиоактивные "осколки" захораниваются. Для отделения плутония от урана и их очистки на площадке около "Атомграда" был построен соответствующий завод. Химическую аппаратуру для него разрабатывала большая группа сотрудников НИИхиммаша, которую возглавлял заместитель директора института И.И. Саламатов (с февраля 1946 г.). 

А.Н. Чистякова (отдел 02) и Д.Е. Шкоропад (отдел 04) вспоминают. "Конструкторы наших и других отделов института в первом полугодии 1949 г. выполняли рабочие чертежи изделий по техническому проекту, разработанному отделом 9. Проект носил кодовое название "П". КБ центрифуг разрабатывало, в основном, малые емкости (примерно 1-3 дм3), футерованные сплавами марки К1,К2 и К3. Как потом выяснилось (судя по плотности), это были серебро, золото и платина. Массу футеровки необходимо было считать до четвертого знака после запятой, и это все на арифмометре! Работали по 12 часов в день без выходных, в воскресенье - по 8 часов. Один раз в две недели предоставлялся банный день. Работали с большим энтузиазмом, в день выдавали до 4 листов деталировок. Работа на всех уровнях организована была идеально. Ватманы передавались в копирбюро, и через несколько часов кальки возвращались к конструктору; сверенные кальки передавались на подпись И.И. Саламатову; от него они поступали в светокопию, а оттуда - в отдел 9 на упаковку. У подъезда ждала автомашина, на которой чертежи направлялись на аэродром, где уже был готов к вылету самолет. Все было расписано по часам и минутам. Самолет вез чертежи на завод-изготовитель. Нет сомнения, что и там все было расписано по часам...". По мнению Д.Е. Шкоропада, с учетом полученной им информации в "Челябинске-40", плутоний для первой советской атомной бомбы был получен на разработанной в НИИхиммаше малогабаритной аппаратуре, футерованной драгоценными металлами. Несколько позже эта аппаратура была заменена на аппараты из нержавеющих сталей, когда уже были накоплены знания и опыт как в части ядерной безопасности, так и в части коррозионной стойкости сталей в радиоактивных средах.

Для плутониевого завода Б.Н. Борисоглебский с группой конструкторов разработал вакуум-фильтр оригинальной конструкции для отделения соли регенерированного урана от маточного раствора. Фильтр много лет успешно работал на указанном заводе и только в конце 50-х годов при строительстве новых объектов был заменен на более эффективную центрифугу АФОН-1200, разработанную в отделе 4 НИИхиммаша по авторскому свидетельству Б.Н. Борисоглебского, В.В. Дюкина и Д.Е. Шкоропада. Партию центрифуг АФОН-1200 изготовил Сумский завод им. М.В. Фрунзе.

Окончательная цель огромного комплекса работ, выполненных НИИхиммашем, его Ленинградским филиалом и множеством других организаций, была достигнута 29 августа 1949 г., когда на испытательном полигоне грянул взрыв первой советской атомной бомбы.

Правительство исключительно высоко оценило вклад всех, кто был причастен к созданию атомного оружия. Н.А. Доллежалю было присвоено звание Героя Социалистического Труда, вручен орден Ленина, присуждена Сталинская премия. Звание лауреата Сталинской премии было присвоено также П.И. Алещенкову, Б.Н. Борисоглебскому, В.В. Вазингеру, П.А. Деленсу, В.В. Рылину, И.И. Саламатову, М.П. Сергееву, В.И. Столярову (Ленфилиал), Б.В. Флоринскому; все они были награждены орденами: П.А. Деленс - орденом Ленина, остальные - орденом Трудового Красного Знамени. Для первых лауреатов Сталинской премии были и такие формы награды: право на обучение своих детей в любых учебных заведениях СССР за счет государства, а также право (пожизненно для них и их жен, а до совершеннолетия - для их детей) на бесплатный проезд железнодорожным, водным и воздушным транспортом в пределах СССР. Право это через несколько лет отменили.