按照中苏达成的援建中国“一堆一器”的协议，苏联方面很快就落实了。反应堆是7000千瓦的重水实验堆，加速器是1.2米直径回旋加速器。应该说，这对中国的核科学研究是一次很大的推动。
核武器与核反应堆的科学原理是一致的，从某种角度讲，反应堆是不爆炸的原子弹，它和原子弹的区别主要是，它可以控制能量，让它缓慢地释放，以产生动力。
反应堆和加速器工程动工安装前，副总理李富春指示：为了保密，要靠近山区，尽量少占良田，如果交通不便，可以修铁路。经刘杰、钱三强等领导和专家的实地勘察，最后选定将北京房山的坨里，作为安装地点，这儿是一片开阔的荒滩，平时很少有人光顾。从此以后，钱三强担任所长的近代物理所，就扎根到了这儿，不久，改名为中科院原子能研究所。
核燃料有两种，一种是从原子堆里提取钚239，一种是从铀矿石提取和经过浓缩，拿到铀235.前者比后者相对容易得多。中南海最初作出中国发展原子能的决策时，事实上并不知道中国到底有多少铀矿，能不能开采。苏联专家向中国建议，如果中国真要搞原子弹，以中国的力量，拿出铀235基本不可能，他们主张用钚239就可以了。
在那种情况下，一心想早点搞成原子弹的中国最高决策层，也倾向于用钚239.苏联援助的“一堆一器”也是按这条路子走的。
建立原子能工业，工作千头万绪，必须有一个专门的机构来组织实施。苏联在苏联部长会议里面，下设原子能利用总局，对外公开称中型机械制造工业部。周恩来征求薄一波、张劲夫、刘杰等人的意见，打算成立一个实体的原子能工业部，但公安部门的意见是，直接用原子能这个名称不利于保密。周恩来于是决定，并经毛泽东和中央批准，改称第三机械工业部，不久又改称第二机械工业部，也就是后来人们常说的二机部。
1956年初，毛泽东分头召集国务院所属34个部委的主要领导谈话，听取汇报，搞调查研究。谈话间，毛泽东说到地质工作的重要性，对周恩来说，要加强地质部的工作，因为地质部正在组织数万人找铀矿，需要加强他们的工作。毛泽东又说，最好从军队调出一个人来，调一个中央委员，或者候补委员，加强地质战线，给李四光当副手，协助李四光。
周恩来把毛泽东的意思讲给了宋任穷。当时宋任穷是解放军总干部部第一副部长，上将军衔，部长是罗荣桓元帅，总干部部的日常工作由宋任穷负责。
宋任穷考虑了一阵，就对周恩来总理说：“那就让我去吧。”
周恩来一愣：“你为什么想来？”
宋任穷找了个理由：“不是刚授军衔嘛，我对穿那一身制服不习惯。”
周恩来说：“你能出来吗？”
宋任穷说：“总干部部有人。”他的意思是说，有人接替他。
宋任穷后来回忆说：“我想，我要去的话，军队里这一套可能都要取消了，待遇低了，副官没了，警卫员也没了，只有一个秘书了。但这些都是可以放弃的。”
这就是一个上将的境界。为了神圣的事业，什么都可以放弃。
周恩来向毛泽东作了汇报，毛泽东同意宋任穷出来。宋任穷后来说：“我这算毛遂自荐吧。”
没过多久，周恩来把宋任穷找去，告诉他说，不去地质部了，让他到新成立的二机部当部长，刘杰为常务副部长，钱三强也过来兼任副部长。
二机部的成立，标志着我国原子弹工程由前期准备正式进入实施阶段。
钱三强家住一个普通宿舍楼的二楼。一天，钱家对着楼梯口的大门开着，钱家八岁的女儿一边在门口玩，一边在背诵唐诗：“欲穷——千里目……”
楼下突然有人接道：“更上一层楼！”
随着话音，宋任穷一步一步走上楼梯。宋任穷笑眯眯地蹲在钱三强女儿面前：“是你叫我吗？”小女孩认真地摇摇头：“伯伯，我在背诗，没叫人。”宋任穷就逗她说：“你再背给我听听。”
小女孩背诵道：“欲穷——”
宋任穷忙说：“停！这个穷就是我，下一句是更上一层楼对不对？所以你一喊，我就赶快上楼来了……你爸爸妈妈在家吗？”
屋内，钱三强夫妇哈哈大笑，赶紧迎上来。那天，宋任穷对钱三强说：“我这个部长是老虎吃天，不知从哪儿下嘴呀。你和刘杰在会上介绍的情况，我归拢了一下，事情虽然千头万绪，但最突出的是两块，一是科研，二是铀矿，这是两个牛鼻子。科研这一块靠你了，我去跑跑铀矿，你看怎么样？”
宋任穷先到了江西一处新发现的铀矿，这个铀矿有开采价值，工地上，热火朝天，宋任穷一身老式的军装，和地质队员们一起边干边聊。很多人都是部队下来的官兵，他们和宋任穷有一种天然的亲近感。有人问：“宋部长，您还穿军装吗？”
宋任穷说：“和你们一样，脱了！”
又一个人说：“您可是上将，听说肩膀上的星星是金子，值好多钱呢，您舍得呀？”
宋任穷说：“假的，镀金的，要是真金子我才不脱呢！”
众人哄然大笑了。
宋任穷打趣说：“我这个人名字不好，穷。解放初在南京当军管会主任、市委书记，南京的老百姓说来了个穷书记；后来到云南当省委书记，云南的老百姓也说，来了个穷书记。我走了以后，谢富治接替我，老百姓高兴了，说穷的走了，富的来了！”
众人再次哄然大笑。
宋任穷说，有我这个穷部长，大家还得继续吃苦受穷呀。不过，我们吃苦受穷不是为自己，毛主席说我们找的矿石是决定命运的，这个命运就是国家的命运、民族的命运，也是我们子孙后代的命运。所以我们吃苦是为了国家，为了民族，为了我们的子孙后代。老百姓有一句话，叫做有钱钱吃亏，没钱人吃亏，我们国家穷，穷国办大事，靠的就是一种精神，一股气，只要有这股气在，任何艰难困苦也难不倒我们！
众人被他的话打动了，都默默地点头。
山林里一座座坟，有新有旧，坟头插着木牌，木牌上的字迹已经模糊了。宋任穷在几名地质队领导的陪同下，来到坟前。干部们介绍说，有病死的，有累死的，有被蛇咬后来不及治死掉的，有从悬崖上掉下来摔死的……还有位女同志，是被马蜂蜇死的。
宋任穷听到这里，眼睛湿润了。他嘱咐地质队的领导，坟墓用石头刻上碑，写清楚名字，别时间久了分不清是谁了。又说，以后再有牺牲的同志，选个朝阳的山坡埋，尽量靠路边， 以后家里人来上个坟扫个墓的，也方便。
早期的铀矿勘察、开采，不少人为此献出了生命。
宋任穷又到了湖南郴州，碰巧地质部长李四光也在这里，一天晚上，在一顶帐篷里，李四光和宋任穷站在一幅手绘的郴州地貌图面前，李四光指点着向宋任穷介绍：“这里、这里、还有这里都发现同样高质量的矿石，是同一个矿脉，可以肯定这是一个储量很大的富铀矿。”
宋任穷兴奋地说：“太好了！”
李四光说：“还会有的！有几个矿苗我看不亚于这个，我这次来，就是想实地看看这里的地质情况，以便为其他矿的进一步勘探开采提供些帮助。”
宋任穷：“如此，大事可成矣，四光老，谢谢您呀！”
李四光谦逊地摇摇头，感叹道：“这么困难的情况，也只有共产党有这个魄力呀，敢想，就敢干，干则抱着必成之信念。”
宋任穷笑道：“共产党有福气呀，连一个快70岁的老头都这么拼命，还有什么困难克服不了啊。”
二人走出帐篷，宋任穷把身上的大衣披在李四光身上。寒风在山谷里飘荡，看着夜色笼罩的群山中无数顶帐篷，两人久久地伫立在那里。李四光感叹道：“我李四光漂泊半生，60余岁才回到祖国，寸功未立，国家却把地质部长一职为我虚位以待达两年之久。我非做官之人，避之犹恐不及，何况这把年纪，一官半职在身更是累赘之物。但我更明白，共产党并非缺做官之人，无非是希望我能用一技之长为国为民服务，这也正是我一生的愿望啊。只恨人生苦短，能为国拼命的日子不多了……铀矿有了，要是再找到石油，我李四光就死而无憾了。”
宋任穷望着李四光的侧影，一股敬佩之情油然而生。
宋任穷晚年回忆说：“我任部长后用很大精力抓地质工作，几乎所有搞铀矿地质勘探的地方都去过。当时，年纪还不大，不到50岁，无论冬夏，都与干部工人一起住帐篷，同吃同住，并向他们学习地质找矿知识。”
中国制造原子弹刚起步时，所面临的最大问题就是调集队伍，二机部组建不久，需要大批管理干部和技术人员。***指示：凡是二机部所需要的人，凡是提出来要的人，要无条件给二机部。但扯皮的地方很多，常常是开了会，人调不来，陈毅曾说：我们不能议而不决，要谁就应该给谁。中央为此专门发了一个通知，要求各个地方各个部门的主要领导，负责实施给二机部调人的任务。这样一来，很短的时间内，便有一万多名各类人员集合到了二机部。
调人的过程中，有些人不愿意来，怕吃苦，二机部有人吹嘘说，我们是东南亚最大的花园式工厂，条件好得很。宋任穷听说后，叮嘱各单位的负责人，说我们既不能拿中央的指示吓人，更不能欺骗人家来，要把困难先给人家讲清楚，我们要靠事业吸引人才。他常说，二机部许多单位是鬼都不下蛋的地方，很苦，要给人家讲清楚，要让人家有艰苦奋斗的思想准备。
明知道二机部的单位苦，很多人还是义无反顾的来了。
正是由于及时发现了大铀矿，在宋任穷、刘杰、钱三强等人强烈要求，以及苏联派来的原子能总顾问扎吉江的大力协助下，中央终于下决心上铀235.此时，苏联也答应帮助建一个有几千台设备的铀浓缩厂，虽然他们提供的只能是使用过的旧设备，但无论怎样说，这个决定都是正确的。刘杰后来回忆说：“终于上马铀235这个决定事后看起来太重要了。这对我们争取时间尽快进入原子能领域，以及后来原子能工业和核电事业的发展，都是极具关键意义的大事。美国第一次在原子弹里头装的是钚239，而我国在第一颗原子弹里头装的是铀235，引起了国际上很大的轰动，说中国了不起，一上马就用铀235.”
