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在铀工业原料产业创建初期，开采的环境十分艰苦，工艺也相当落后。矿山巷道都是通过手动凿岩机筑造，首先人工把采出物装载上矿车，再用人力或者驴车沿着木条推到起运点，然后用驴或者骆驼把采出的矿物运到加工工厂。在加工厂用球磨机碾碎后，用碱液处理。在混凝土沉淀槽里沉淀掉固体之后，用明火加热，蒸干铀盐溶液。这些繁重的采矿工作基本上是由囚犯和强制移民来完成。在采矿过程中，随着矿床不断坍塌或者被水淹，从而导致矿质的流失。~年间，在第6联合厂的矿场里还发生了多起重大生产安全事故。
随着基础建设水平的提高，第6联合厂从年开始安装电力运输线，并铺设了道路。在其他工作区域，包括工人住宅区、修理厂和空气压缩机站等处都建造了热力发电厂。到年，矿区基本生产过程的机械化程度达到了50%，矿工的劳动生产率提高了近2倍。与此同时，矿场配套的加工制造厂也进行了改建：使用新型设备碾碎铀矿，采用全机械化的化学工艺对矿采物进行脱碱和沉淀，并在能机械加料的特殊的炉内进行精矿烘干。在经过这些生产工艺的改进后，从精矿中所提取的铀的纯度从年的40%增加到年的60%，到年更是提高到了74%。
年12月27日，苏联部长会议通过了《关于设立苏联部长会议下属第二总局并在该总局内成立负责本国铀工业原料基地发展的第一管理局和负责人民民主国家铀原料基地发展的外国项目处》的第-号决议，特拉菲莫夫被任命为这一外国项目处的处长。除了第6联合厂和第9联合厂之外，位于波兰的库兹涅茨克矿区、捷克斯洛伐克的亚希莫夫矿区、北保加利亚采矿协会以及东德的维斯穆特股份公司都转归第二总局管辖，在国外开采出的矿石会被运输至苏联境内进行下一步的湿法冶金处理。
年，第二总局并入了两家新的采矿工厂，分别为：位于吉尔吉斯斯坦的第11联合厂和位于北高加索的第10矿务管理局。两地建造采矿工厂的工作开始于矿采勘探的最初阶段，即确定了当地铀矿储量达到工业加工的标准。截至年1月1日，本国铀金属的矿物原料基地数量同年初相比增加了近15倍，这也使了铀金属的开采量提高了7倍。另外在第二总局局长安特罗波夫的倡议下，新成立了第10科学研究所（后来的全苏化学工艺研究院），稍后又设立了工业建设设计科学研究所。除了铀原料之外，隶属于第二总局的工厂还生产下列核工业中广泛使用的材料，如铍、锂、铌、锆、硼和铪等。
为了生产武器级的铀，第联合厂在年11月17日制造出了一个重水反应堆。与铀-石墨反应堆的区别就是，重水反应堆堆芯内的重水能够在最低铀量的条件下（低于原来的9~14倍）保障钚的生产，而且对所需的石墨量更是直接降低了49~59倍。然而，重水的提取是一项非常复杂的任务。苏联化学工业部在接到国防委员根据年9月4日通过的决议下达的相关任务后，花费了三年才掌握了工艺生产流程。
除了苏联化学工业部的研究所之外，卡尔波夫领导的物理化学研究所率先创立了重水制备法，并对重水的特性进行了研究。此外，第2和第3实验室、苏联科学院物理问题研究所、第9科学研究所的德国教授沃尔默带领的实验室等其它机构也都加入到方法建立和研究中。不仅如此，苏联政府甚至还敦促原子能工业的原料基地去建造重水反应堆，全然不顾这些重水反应堆存在爆炸混合物和发生自发性链式反应的可能。
在年至年间，苏联铀矿的开采量提高了多倍，铀金属的产量也在同一时期提高了27.5倍。如果技术工艺达到最佳条件，那么在这几年里开采出的吨铀金属能够建造7个生产反应堆，而铀-的年产量则能达到千克。若按照每枚核弹需要6.2千克的核装药来计算，则能够生产约16枚РДС-1型原子弹。在这5年内，根据工厂的生产能力，同等数量的铀金属能够提取出不少于7.6吨的高浓缩铀-，这些核材料能用来制造不少于枚РДС-2型原子弹。
在苏联铀计划制定和实施的过程中，苏联在极短的期限内建立了新的经济产业，即原子能工业和原子能机械制造业。随着这两个产业的建立，下列领域也制造出了符合其需求的特殊产品，如机械制造业、仪表制造业、电子真空业、化学工业和冶金业。苏联原子弹试验的成功是证实原子能工业和原子能机械制造业的存在的最可靠的证据，同样也证实了核装药也进入了流水作业生产。
苏联在斯大林的领导下战胜德国侵略者后，又面临着遭受西方核讹诈的巨大压力。图为美国B-29战略轰炸机与B-36洲际战略轰炸机原型机XB-36的合影
显然，由于这个原因，苏联政府就利用了相当含糊的声明，使本国在两年内都不再受到来自国际社会（特别是美国政府）对苏联原子能开发工作的
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