После Великой Отечественной войны ВИАМ по предложению И.В. Курчатова был привлечен к работам по атомной тематике.
28 сентября 1945 года ВИАМ назначен ответственным за выбор и разработку материалов для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). Работами по атомной тематике на первом этапе руководили А.Т. Туманов и С.Т. Кишкин. Регулярно проводил в ВИАМ совещания И.В. Курчатов. Разработанные в ВИАМ технологии, а также непосредственное участие специалистов института позволили создать первый опытный уран-графитовый котел. Значительный вклад в его создание внесли ученые ВИАМ: С.Т. Кишкин, Г.В. Акимов, И.Н. Фридляндер, М.В. Поплавко-Михайлов и Б.А. Громов.
Параллельно с этой работой проводился поиск новых материалов для создания промышленных атомных реакторов большей мощности. Тепловыделяющие элементы таких установок должны продолжительно и безотказно работать в коррозионно-активной среде при температуре до 350°С, поэтому для их изготовления идеально подходил цирконий. Специалисты ВИАМ приняли непосредственное участие в разработках технологий получения циркония высокой чистоты, его обработки и контроля качества конечной продукции.
В начале 1960-х годов в СССР начался переход на центрифужную технологию обогащения урана, которая в десятки раз сокращает расход электроэнергии. ВИАМ была поручена разработка материалов и технологий изготовления вращающихся деталей. Под руководством И.Н. Фридляндера был разработан самый прочный в мире алюминиевый сплав В96ц, из которого построены сотни тысяч сверхскоростных ядерных центрифуг.
Ледокол «Ленин»
В середине прошлого века создание ТВЭЛ для реакторов атомных ледоколов и подводных аппаратов становится одним из главных направлений в работе ВИАМ. Для реактора первого в мире атомного ледокола «Ленин» в институте была разработана топливная композиция в виде урановых стержней в циркониевой трубчатой оболочке. Ледокол был спущен на воду 5 декабря 1957 года и стал первым в мире судном гражданского назначения с ядерной силовой установкой.
Кроме того, в ВИАМ был решен ряд вопросов, связанных с применением в атомной промышленности бериллия: разработаны защитные и технологические покрытия и на Подольском машиностроительном заводе организован участок по их нанесению. Разработки в этой области позволили создавать бортовые ядерные электростанции для космических станций, спутников и межпланетных аппаратов.