Третьей составляющей Челябинска-40 был «объект В» – химико-металлургический завод, где выделенный плутоний очищали и перерабатывали в металл для бомб. Первый «продукт» (концентрат плутония, предварительно очищенный от основной массы урана и продуктов деления) поступил на переработку 26 февраля 1949 года. Растворы привозили на машине в металлических контейнерах, затем разливали в «стаканы». Освоение процесса шло трудно: с радиохимического завода часто приходил некондиционный продукт, большое количество примесей осложняло процесс очистки.

Физик Лия Павловна Сохина, работавшая на «объекте В», вспоминала:

Анализируя начало работы атомного предприятия спустя десятки лет, можно определенно сказать, что если реакторное производство и металлургию плутония освоили и подняли мужчины (женщин-физиков и металлургов было мало), то химическую технологию выделения плутония из облученных урановых блоков и очистку плутония до спектрально чистого состояния вынесли на своих плечах в основном женщины, молодые девушки. При этом надо сказать, что на химиках лежала самая неблагодарная, самая «грязная» и вредная работа.

Нередко на рабочие места аппаратчиков становились сами ученые, стараясь вникнуть в суть возникающих проблем. Неожиданности подстерегали на каждом шагу: то оксалат плутония начинал гореть пламенем в сушильном шкафу, то осадки пироксида разлагались с выбросом раствора из «стакана». Тем не менее к июню 1949 года на заводе было накоплено достаточно плутония для изготовления первой атомной бомбы.

Расширение комбината в Челябинске-40 не прекращалось и после создания бомбы. В сентябре 1950 года вступил в строй второй уран-графитовый реактор, за ним запустили еще два аналогичных реактора в апреле 1951 года и сентябре 1952 года. В январе 1952 года был запущен небольшой реактор для получения изотопов. Тогда же был построен реактор на тяжелой воде.

Одновременно со строительством в Челябинске-40 были выбраны площадки под газодиффузионный и электромагнитный комбинаты для обогащения урана.

Первый («Комбинат № 813», «Завод Д-1») должен был строиться на Среднем Урале, около Невьянска, примерно в пятидесяти километрах к северу от Свердловска; ему дали кодовое название Свердловск-44 (ныне город Новоуральск).

Второй («Завод № 814», «База № 9») возводили на Северном Урале, в Северной Туре, он был назван Свердловск-45 (ныне город Лесной). Научными руководителями этих двух заводов были назначены Исаак Кикоин и Лев Арцимович.

Однако там дела не шли гладко. Строительство электромагнитного завода в Свердловске-45 закончилось в 1948 году. Когда он начал производство, в конце последнего каскада вообще не оказалось конечного продукта, и даже в 1949 году степень обогащения изотопом уран-235 достигала только 40 % – намного меньше требуемых для бомбы 90 %. Уран, обогащенный до 40 %, был привезен в Лабораторию № 2, и после месяца круглосуточной работы Лев Арцимович и его группа, используя экспериментальную установку, получила 400 граммов урана, обогащенного до 92–98 %.

В ноябре 1949 года немецким ученым поручили помочь в доработке газодиффузионного процесса. Шесть физиков были привезены в Свердловск-44. На следующий день после их прибытия Ванников и Кикоин ознакомили ученых с возникшими трудностями. Исаак Кикоин объяснил, что завод не достиг ожидаемого уровня обогащения – получено только 50–60 % вместо требуемых 90 % и выше. Кроме того, сказал он, большая часть гексафторида урана в процессе диффузии вообще исчезает.