中國科學院成立以後，在原北平研究院原子學研究所和中央研究院物理研究所原子核物理研究機構的基礎上，組建了近代物理研究所，由錢三強擔任所長，專門從事原子核物理和放射化學的研究（1953年底，近代物理所改名為物理研究所）。
與此同時，一大批受到新中國感召的物理學家和核科學家回到了祖國，組成了一支實力雄厚的科學家隊伍。但是，對原子能本身，許多科學家也並沒有真正掌握。
1953年春，周恩來批准中國科學院組織訪蘇代表團，考察蘇聯的科學研究工作，商談中蘇兩國間的科研合作問題。代表團訪蘇期間，恰逢斯大林逝世，周恩來率中國黨政代表團到莫斯科參加斯大林的葬禮。在繁忙中，周恩來聽取了中科院代表團的情況彙報，並與同來莫斯科的李富春共同與蘇方交涉，使得中科院代表團團長錢三強有機會參觀了蘇聯保密性很強的一些核科學研究機構和培養這方面人才的專門院系。參觀中，錢三強向蘇方提出，能否提供有關核科學儀器和實驗性反應堆。蘇方回答，可以透過外交途徑解決。
在周恩來的努力下，透過外交途徑解決了錢三強提出的問題。
1954年，是中國原子能事業發展的一個關鍵年份。這年，我國地質部門首次發現了鈾礦資源，原子能的基本材料找到了！這一發現，引起毛澤東和周恩來等人的高度重視。
1955年1月14日，周恩來專門找來國務院第三辦公室主任兼國家建設委員會主任薄一波、著名科學家李四光、錢三強和地質部負責人劉傑，詳細詢問了我國核科學研究、核反應堆和原子彈的原理、發展核能技術所需要的條件以及我國的鈾礦資源等等情況。
周恩來明確地告知：中央要討論發展原子能問題，你們作好彙報準備，屆時帶著鈾礦石和簡單探測儀器，做些操作表演。
談完，周恩來給毛澤東寫了一封信：
今日下午已約李四光、錢三強兩位談過，一波、劉傑兩同志參加。時間談得較長，李四光因治牙痛先走，故今晚不可能續談。現將有關檔案送上請先閱。最好能在明（15）日下午3時後約李四光、錢三強一談，除書記處外，彭（真）、彭（德懷）、鄧（小平）、富春、一波、劉傑均可參加。下午3時前，李四光午睡。晚間，李四光身體支援不了。請主席明日起床後通知我，我可先一小時來彙報下今日所談，以便節省一些時間。
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破核威懾（3）
一個偉大的決策和對科學家極大的尊重，都包含在了這封信中！
1月15日，在周恩來的安排下，毛澤東在中南海主持召開了中共中央書記處擴大會議，專門討論中國發展原子能事業的問題。出席會議的除毛澤東外，還有劉少奇、周恩來、朱德、陳雲、彭真、鄧小平、彭德懷、李富春、薄一波等。
會議聽取了李四光、錢三強和劉傑關於核反應堆和原子彈的原理以及我國核科學研究情況的彙報。根據周恩來會前的囑咐，他們向中央領導人作了用儀器探測鈾礦石的操作表演。大多數中央領導人還是頭一次接觸到原子核反應原理，他們產生了極大的興趣。
接著，毛澤東又詢問了發展原子能事業的有關問題。在李四光等人彙報後，熟知內情的周恩來又補充了一些情況。他還提醒科學家：用最通俗易懂的語言，把這一問題講清楚，以利中央做出決策。
聽完彙報的毛澤東興奮不已，隨即發表了一番包含著重大決策的講話：
我們國家現在已經找到鈾礦，進一步勘探一定會找出更多的礦床。解放以來，我們訓練了一些人，科學研究有了一定基礎，創造了一定的條件，過去幾年你們也經常反映，但其他事情很多，來不及抓這件事。這件事總是要抓的。現在到時候了，該抓了。只要排上日程，認真抓一下，一定可以搞起來。
毛澤東還強調：
現在蘇聯對我們援助，我們一定要搞好！我們自己幹，也一定能幹好！我們只要有人，又有資源，什麼奇蹟都可以創造出來！
周恩來則在會上強調：對人才的培養需要大力加強。
這次會議，中共中央正式做出了發展原子能事業的戰略決策，揭開了大力發展中國核科學技術研究和進行核工業建設的帷幕。
就在中共中央做出這一重大決策的時候，美、蘇兩個擁有核武器的大國對中國採取了兩種不同的態度。
——美國繼續用原子彈恐嚇中國；
——蘇聯則同意在和平利用原子能方面提供給中國一座