1950年初，毛主席受邀前往莫斯科進行友好訪問。
在行程安排中，史達林特意添加了一項活動：
邀請毛主席到莫斯科核能研究所觀看原子彈的試驗紀錄片。
在紀錄片的觀看過程中，史達林同志是全程作陪的，他不斷地向毛主席講述有關原子彈的研製經過以及軍事威力，臉上帶著頗有些得意的笑容。
坐在一旁的毛主席靜靜地看著紀錄片，一邊友好地回應著史達林，一邊揣摩著：
他覺得史達林此舉的根本目的絕對不是讓自己看一看原子彈這麼簡單，他甚至還隱隱感到這是來自史達林同志的壓力。
果然，在紀錄片結束的時候，史達林主動向毛主席詢問了觀後感，毛主席笑著答道：
「原子彈確實是很厲害的武器，但我們中國人沒有這個也照樣取得了抗日戰爭的勝利，這種東西我們遲早也會有！」
在隨後的有關《中蘇友好同盟互助條約》的談判中，史達林有意地暗示道：
「蘇聯擁有強大的核武器，有能力為中國及其他社會主義國家提供核保護！」
讓史達林感到意外的是，毛主席並沒有因此而流露出感激之色，反而態度稍顯嚴厲。
他哪裡知道，儘管毛主席對原子彈有了深刻的認知，但他首先想到的卻不是依賴蘇聯。
他對身邊的警衛員這樣說道：
「這次到蘇聯，開眼界哩！看來原子彈能嚇唬不少人，美國有了，蘇聯也有了，我們也可以搞一搞嘛！」
其實，早在1949年2月底，中共中央就派出以郭沫若為首的代表團出席了在法國巴黎召開的保衛世界和平大會。
當時，北平研究院原子能研究所的專家錢三強也在隊伍之列，他隨即就向中央請示：
想藉此機會託在法國的老師約裡奧·居裡教授幫助採購一批原子能研究的設備和資料，預算大約是20萬美元。
中共中央立即就同意了他的請求，並派統戰部部長李維漢約見錢三強，告訴他：
「中央對原子核能科學很重視，希望你們好好規劃！」
但中國想擁有核武器的想法並不受蘇聯待見。
蘇聯的意思是，可以向其他社會主義國家提供核保護，但並不想讓他們共享核武器的秘密，
因此，當錢三強受中央之託前往蘇聯參觀學習原子能研究經驗時，遭到了蘇聯的冷遇：
蘇共中央政治局明確下達指令，只讓錢三強等人參觀一般性科研成果，原子能並不包含在內。
在一番交涉後，蘇方最終沒有答應錢三強的要求，無奈錢三強只能整理好現有的材料打道回府了。
史達林去世後，赫魯雪夫積極調整了對華政策，一再討好中國，不過，對於中國想要研究原子彈的態度仍舊沒有什麼改變。
但此時，美國為了壟斷「核霸主」的地位，向蘇聯及國際社會提出了限制核武器研究的「巴魯克計劃」，遭到了蘇聯的極力反對。
對於當時的蘇聯來說，唯一破局的方法就是增加社會主義陣營的「核話語權」——而中國則是不二的選擇！
當中國政府再次就「援助核能」向蘇聯政府交涉時，赫魯雪夫答應在和平利用原子能的方面幫助中國。
這讓毛主席和中共中央興奮不已，而在遼寧和廣西的鈾礦勘探也傳來捷報，更加引起了黨中央的高度重視。
1956年3月，蘇聯召集人民民主國家代表在莫斯科討論建立東方原子能研究所的問題。
會議達成的結果是，蘇聯將負擔社會主義陣營核能研究費用的75%。
在對中國的援助中，蘇聯更是派遣專家幫助中國設計和建造了一座6500——10000千瓦的實驗性原子反應堆和一個12.5——25Mev的回旋加速器。
此外，還無償提供了大量有關的科學技術資料以及足以維持原子反應堆運轉的核燃料和放射性同位素。
不過，蘇聯對於技術性的資料還是有所保留的，以至於負責原子彈研究部署工作的聶榮臻感到有些不滿：
他多次電告周總理，希望能儘快催促一下蘇方，把協議約定好的資料及設備送來。
但蘇方的態度開始明顯的轉變，儘管依然派遣專家來華工作，但對於資源的直接提供大大縮水了。
臨近60年代初期，中蘇之間的關係開始惡化，原子能的援助工作也大大減緩了。
在「炮擊金門」事件後，赫魯雪夫對於中國政府的強硬態度很不滿，認為中方並不是蘇方真正的盟友。
因此，他下令撤走了所有在華的專家，並斷絕了所有技術性交流的往來。
自此，中國科研人員走上了一條極為艱難卻義無反顧的自主研發道路······