Технический совет Министерства среднего машиностроения, в состав которого входил И.В. Курчатов, собрался в начале 1950 г. Рассматривал он два проекта: НИИхиммаша и Института физических проблем (ИФП). Группа А.И. Лейпунского со своей разработкой (реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем) к сроку не управилась. Главной особенностью реактора ИФП был газообразный теплоноситель. Техсовет отдал предпочтение конструкции НИИхиммаша (реактор на медленных нейтронах, с графитовым замедлителем и водяным теплоносителем). Разработку реактора для первой в мире атомной электростанции возложили на НИИхиммаш.

Мощность станции планировалась 5000 кВт. Цифра эта возникла отчасти благодаря случаю. В то время имелся турбогенератор такой мощности. Его списали с МОГЭСа и переправили в строящийся городок Обнинск, где создавался Физико-энергетический институт. Именно там и решили соорудить первую атомную электростанцию.

В НИИхиммаше снова возникла специальная группа под названием СКБ-5, которую возглавил Н.А. Доллежаль. В составе СКБ-5 было два сектора - конструкторский и экспериментальный. Конструкторский сектор имел 6 конструкторских отделов: по агрегатам первого типа (начальник М.П. Сергеев), по агрегатам второго типа (начальник П.А. Деленс), по вспомогательной аппаратуре (начальник Б.Н. Борисоглебский), по вспомогательным машинам (начальник В.А. Румянцев), по приборам (начальник В.В. Вазингер), по машиностроительной технологии (начальник Д.В. Быков); В.В. Рылин и П.И. Алещенков были руководителями групп. В экспериментальном секторе имелась лаборатория, которую возглавлял Б.В. Флоринский.

Николай Антонович вспоминает: "Реактор задумывался по хорошо зарекомендовавшей себя вертикальной схеме. Только вместо урановых стержней конструкция предусматривала урановые тепловыделяющие элементы - твэлы. В чем была разница между ними? Стержень вода обтекала снаружи. Твэл же представлял собой двустенную трубку. Между стенками располагался обогащенный уран, а по внутреннему каналу протекала вода. Расчеты показывали, что при такой конструкции нагреть ее до нужных температур намного проще... Из эскизных чертежей вырисовывался следующий облик реактора. В средней части цилиндрического корпуса диаметром более полутора метров находилась активная зона - графитовая кладка высотой около 170 см, пронизанная каналами. Одни из них предназначались для твэлов. Другие для различных стержней: поглощающих избыточные нейтроны, автоматически поддерживающих реакцию на заданном уровне, обеспечивающих аварийную защиту. Это и дало название типу реактора - канальный... В 1951 г., когда вовсю шли чертежно-конструкторские работы, а экспериментам еще не было видно конца, строительство первой в мире атомной электростанции уже началось... Все рабочие чертежи были готовы в 1952 г. Но еще продолжались эксперименты, испытания отдельных узлов. А на стройке уже начался монтаж оборудования, требовавшего нашего внимания. Руководить монтажом снова выпало Василию Федоровичу Гусеву".

Первая в мире АЭС стала под нагрузку 27 июля 1954 года, а 13 октября 1954 г. принята в эксплуатацию. 

В конце 1952 г. вышло Постановление о создании Научно-исследовательского института энергетической техники (НИКИЭТ) с правом взять из НИИхиммаша сотрудников, имеющих опыт в конструировании атомной техники. Отобранные специалисты были откомандированы в НИКИЭТ 15 июля 1953 г. Директором и Главным конструктором НИКИЭТа назначался Н.А. Доллежаль.

В середине 1952 г. Правительство приняло решение о создании боевых подводных лодок с атомной силовой установкой. Научным руководителем этой программы назначили А.П. Александрова, его заместителем Д.И. Блохинцева и главным конструктором силовой установки - Н.А. Доллежаля. Тщательные расчеты показали, что наиболее подходящим "транспортным" реактором является водо-водяной реактор корпусного типа. Водо-водяной - значит имеющий и замедлителем и теплоносителем обыкновенную воду. "Следовательно, - писал Николай Антонович - твэлами у него должны быть не трубки, а стержни, погруженные в сосуд с водой. И поскольку корпусу сосуда в этом случае принадлежала важная конструкционная роль, реактор именуется корпусным".

В последние месяцы 1952 г. - первом полугодии 1953 г. тот же творческий коллектив НИИхиммаша, который создал реактор для первой АЭС, разработал "транспортный" реактор для энергетической установки подводной лодки.

"Завершив в намеченные сроки расчеты и чертежи, мы перешли к экспериментированию. В частности, изготовили в натуральную величину деревянный макет силовой установки и корабельных помещений, в которых она располагалась. Когда это сооружение появилось в модельном складе Экспериментального завода НИИхиммаша, была приглашена комиссия от моряков-подводников... Они основательно проверили, насколько удобно будет экипажу обслуживать технику. Высказали несколько замечаний..., но в целом дали положительную оценку компоновке механизмов"...

Первый атомоход, получивший имя "Ленинский комсомол", вступил в строй в 1958 г. 

После перевода в НИКИЭТ сотрудников, занимавшихся разработкой атомных реакторов, НИИхиммаш к этой тематике больше не возвращался.