Подойдя вплотную к идее цепной реакции и ядерного синтеза, Вернадский не смог получить серьезной государственной поддержки. Тогда он вышел на представителей династии Рябушинских - миллионеров и ведущих меценатов прикладной российской науки. Рябушинские находились в тесном контакте с Императорской Академией наук, а главное, умели выделять наиболее перспективные направления научного поиска. Личный кабинет Павла Павловича Рябушинского в Москве, на Пречистенском бульваре, был местом проведения научных собраний. В 1913 году здесь прозвучал доклад Вернадского "О радии и его возможных месторождениях в России", в котором говорилось, что радиоактивные элементы содержат в себе огромную энергию, которую в обозримом будущем можно будет извлечь. Была предложена программа работ на ближайшие годы. Вернадский обосновал первый этап работ и составил калькуляцию с точной суммой затрат - 770 000 рублей. Сугубый прагматик Рябушинский поверил в перспективы, развернутые Вернадским, и выделил 756 тысяч рублей. Недостающие 14 тысяч рублей были получены от Императорской Академии наук.
Атомная программа Российской империи начала воплощаться под руководством Вернадского и его заместителя - молодого физика-ядерщика М.И. Соболева, незадолго до этого прошедшего стажировку в Париже в лаборатории Кюри. Первые экспедиции (Сибирь, Памир) по поиску урана проходили открыто. Последующие (район Печеры) были организованы с участием Военного министерства и засекречены. Уран нашли, и Вернадский занялся радиохимией - наукой, занимающейся получением необходимой для цепной реакции степени чистоты элементов и изотопов.
Трудно сказать, насколько отчетливо Генеральный штаб и военный министр Владимир Александрович Сухомлинов понимали перспективы создания атомной бомбы. Тем не менее, не стоит забывать, что именно Сухомлинов был активным сторонником развития и использования новых видов техники. В своих воспоминаниях известный российский авиаконструктор Игорь Сикорский отмечал, что Генеральный штаб настоятельно требовал от него создания аэроплана огромных размеров для "несения новой особо тяжелой и мощной бомбы". Это обстоятельство может свидетельствовать, что к тому времени работы Вернадского грозили перейти в сугубо практическую плоскость. В 1913 году в эксплуатацию был введен самолет "Илья Муромец", известный своей беспрецедентной по тем временам грузоподъемностью.
В октябре-ноябре 1913 года депутаты внесли в Государственную думу три законодательных предложения об изучении радиоактивных месторождений страны и приобретении радия для нужд науки. 29 июня 1914 года был подписан закон, предоставивший Академии наук 169 500 рублей для исследования радиоактивных месторождений России в течение 1914-1916 гг.
В 1914 году в Минералогической лаборатории при Геологическом и минералогическом музее Академии наук Вернадский создает отделение радиологических исследований. В следующем, 1915 году, на основе этого отделения была образована Радиологическая лаборатория.
А между тем уже идет Первая мировая война. Остро встает проблема коренной реорганизации промышленности и обеспечения роста военного производства. В 1915 году под руководством Вернадского создается Комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС), научные исследования которой в значительной степени связаны с оборонными нуждами страны. В 1916 году в составе КЕПС представлены десять научных и научно-технических обществ и пять министерств. В 1917 году при КЕПС создается постоянный Радиевый отдел.
После Октябрьской революции КЕПС существенно расширяет сферу своей деятельности, обеспечивая преемственность основных научных школ страны в непростой переходный период. Новая власть последовательно демонстрирует заинтересованность и политическую волю в деле модернизации страны. Технократы, в течение долгих лет не имевшие возможности воплотить свои идеи в жизнь, наконец, получили шанс. КЕПС принимает участие в разработке плана ГОЭЛРО и первого пятилетнего плана. Успешная реализация этих задач доказали высокую эффективность системы государственного планирования в условиях жестко централизованной власти и предопределили развитие этой системы на долгие десятилетия.
Показательно, что КЕПС под председательством Вернадского просуществовала вплоть до 1930 года. На основе объединения КЕПС и Комиссии экспедиционных исследований АН СССР в 1930 году был создан Совет по изучению производительных сил (СОПС), к которому перешла роль основного "мозгового центра" сталинского СССР. Масштабность работы СОПС наглядно иллюстрирует его участие в подготовке планов индустриализации СССР, а также в организации грандиозного акта перебазирования промышленности из европейской части России на восток в первые месяцы Великой Отечественной войны.
В январе 1922 году воплощается в жизнь давнишняя мечта Вернадского - создан долгожданный Радиевый институт. Как подчеркивал сам Вернадский, организация Радиевого института явилась продолжением той работы, которая шла при Российской Академии наук начиная с 1911 года. Главную задачу института Вернадский определил следующим образом: "Радиевый институт должен быть сейчас организован так, чтобы он мог направлять свою работу на овладение атомной энергией - самым могучим источником силы, к которому человечество подошло в своей истории". Радиевый институт становится новым мощным центром кристаллизации русской науки. На его основе возрождаются фундаментальная, прикладная наука и военно-промышленный комплекс.
Вернадский возглавляет институт вплоть до 1939 года. Его заместителем становится один из основоположников советской радиохимии Виталий Григорьевич Хлопин. Еще в 1915 году, по приглашению Вернадского, Хлопин приступил к работе в Радиологической лаборатории Академии наук. Осенью 1916 года Хлопин стал членом КЕПС. В 1939 году он сменит Вернадского на посту директора Радиевого института и возглавит работы по созданию методики химического выделения плутония, а в 1940 году станет председателем Комиссии по урановой проблеме при Президиуме АН СССР. Его биография, наряду с биографией Вернадского, наглядно иллюстрирует стратегические связи между атомными программами Российской и Советской империй.
Как следует из личных дневников, Вернадский довольно критично относился к советской власти. Вместе с тем он отдавал ей должное, понимая, что именно благодаря советской власти в стране были разбужены мощнейшие социальные энергии, немалая часть которых была направлена на развитие науки. Фамилия Вернадского часто встречается в книгах приема посетителей Сталина, Молотова и других высших руководителей СССР. Именно Вернадский в 1933 году поднял вопрос о получении тяжелой воды. В результате, в начале 1934 года, Президиум АН СССР создал под его председательством специальную Комиссию по тяжелой воде. А в 1939 году Вернадский во время очередной встречи с Молотовым указывает на необходимость развертывания в стране широкомасштабной добычи урана.
В июне 1940 года Вернадский и Хлопин направляют Записку об организации работ по получению урана в Президиум АН СССР. В ней, в частности, говорилось: "Уже сейчас, пока еще технический вопрос о выделении изотопа урана-235 и использовании энергии ядерного деления наталкивается на ряд трудностей, не имеющих, однако, как нам кажется, принципиального характера, в СССР должны быть приняты срочные меры к формированию работ по разведке и добыче урановых руд и получению из них урана. Это необходимо для того, чтобы к моменту, когда вопрос о техническом использовании внутриатомной энергии будет решен, мы располагали необходимыми запасами этого драгоценного источника энергии".
Буквально через несколько дней Записку Вернадского и Хлопина обсуждают на заседании отделения Академии наук и намечают в течение двух недель разработать проект конкретных мер и решений по этому вопросу для предоставления в Президиум АН СССР. Необычайно быстро, 30 июля, на заседании Президиума АН СССР создается Комиссия по проблеме урана. Организуется Государственный фонд урана.
Далее начинаются странности. 17 октября 1940 года сотрудники Украинского физико-технического института Фридрих Ланге, Владимир Шпинель и Виктор Маслов подают секретную заявку на изобретение "Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества". Речь идет о проекте советской атомной бомбы. Основной причиной, по которой этот проект был отклонен, явилось то, что схема уранового заряда в нем была принципиально неработоспособной. Тем не менее, изобретение охватывало практически весь комплекс работ, необходимых для создания атомной бомбы, включая "Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга" и "Термоциркуляционная центрифуга". Ученые предложили ставшую впоследствии общепринятой схему атомного взрыва - сжатие урановой смеси посредством взрывной волны, создание критической массы и инициирование цепной реакции. Заявка поступает на рассмотрение к Хлопину, который дает по ней отрицательное заключение.
