1948年6月，35岁的物理学家钱三强分开巴黎, 回到了北京。此前他曾在居里试验室和妻子何泽慧合作发现了铀核的三决裂和四决裂现象。此次他回国的目标，正是为了新中国核工业的起步。
新中国成立初期，钱三强曾经秘密经过居里夫人的女婿——约里奥·居里学生在法国购买了一些仪器和图书。约里奥·居里不然而著名的核物理学家和化学家，而且是著名的战争卫士，他对中国人民抱有同神态度。他曾托中国科学家杨承宗带话给毛泽东说：“你们要推戴原子弹，你们本人就必需要有原子弹。”
1950年朝鲜和平迸发后，中国的国际环境愈加顽劣。毛泽东下信念要发展新中国的原子能科学。他从维护国家平安和世界战争的角度，对核和平做出了深入剖析。
于是，在1955年11月，一届全国人大决议成立第三机械工业部，3年后更名为第二机械工业部，即起初的核工业部（中国核工业总公司，如今的中核团体公司），主管原子能事业的树立和发展，宋任穷任部长，刘杰、钱三强任副部长。中国科学院物理所同时更名为原子能钻研所，钱三强专任所长。
这是新中国最初建设的原子能机构。很快，中国发展原子能科学的欲望失去了苏联的大力支持。
1957年10月15日，中国和苏联签署了《国防新技术协议》，其中规定：为造就设计和科学钻研方面的干部和消费原子核武器的专家，苏联政府保证供给中国消费原子弹的全副技术材料，带有训练利用和战役用的成品样品……并协助中国设计和树立钻研原子弹构造的设计院（代号二二一）。
“二二一”这个代号第一次出如今国家最高机密的文件中。