W 1946 uruchomił pierwszy radziecki reaktor jądrowy. Zbudowano dzięki niemu również pierwszą na świecie elektrownię atomową, którą uruchomiono 27 czerwca 1954 w Obnińsku. Po doświadczeniu mocy bomb, które zbudował, stał się, podobnie jak wielu jego odpowiedników w USA z projektu Manhattan, gorącym zwolennikiem zaprzestania prób jądrowych. Nie przekonały go nawet słowa Nikity Chruszczowa: „Zajmij się lepiej swoją nauką. My się będziemy troszczyli o politykę”. Kierowany przez niego zespół pracował również nad wykorzystaniem energii nuklearnej do produkcji energii elektrycznej i napędu okrętów.

W 1956 ogłoszono jego nominację na stanowisko dyrektora Instytutu Energii Atomowej Akademii Nauk ZSRR. Sprawował ją do śmierci, a po nim przejął ją jego najwierniejszy uczeń, Andriej Sacharow, któremu powierzył misję wykorzystania energii atomowej dla dobra ludzkości.

Odznaczenia i nagrody Został odznaczony m.in. trzykrotnie Medalem „Sierp i Młot” Bohatera Pracy Socjalistycznej (29 października 1949, 8 grudnia 1951, 4 stycznia 1954), pięciokrotnie Orderem Lenina oraz dwukrotnie Orderem Czerwonego Sztandaru Pracy.