Особое конструкторское бюро Ленинградского Кировского Завода (ОКБ ЛКЗ) было создано согласно Постановлению СНК СССР № 3175-963сс «Об организации проектирования и изготовления на Ленинградском Кировском заводе Наркомтрансмаша опытных «турбокомпрессоров РЗГ» от 27 декабря 1945 г.
Усилиями ОКБ ЛКЗ и ОКБ Горьковского машиностроительного завода было создано 16 типоразмеров и конструкций диффузионных машин, которыми были оснащены все диффузионные заводы, специализирующиеся на разделении изотопов урана. Кроме того, ОКБ ЛКЗ для диффузионных заводов было разработано более 40 наименований основного и вспомогательного оборудования. Первые килограммы обогащенного урана были получены уже в 1949 году на первом газодиффузионном заводе Д-1, в разделительном каскаде которого насчитывалось более 5000 машин. Первая урановая атомная бомба была успешно испытана в СССР в 1951 году. В 1958-1960 годах специалисты предприятия участвовали в поставке газодиффузионного оборудования для КНР.
В 50-е годы предприятие разработало газовую центрифугу и стало инициатором перехода отрасли на центрифужную технологию. Было сконструировано шесть поколений центрифуг. За эти годы производительность центрифуг увеличилась в несколько раз, ресурсная надежность повысилась с 3 до 30 лет, уменьшилась стоимость единицы работы разделения. До сих пор Россия держит первенство в мире по техническим характеристикам подобного оборудования, а в области разработки центрифуг для получения стабильных изотопов значительно опережает другие развитые страны.
В конце 1952 года предприятию была поручена разработка герметичных электронасосов для атомных паропроизводительных установок (АППУ) подводных лодок Военно-морского флота страны. Уже в 1953-м был изготовлен первый насос первого контура ЦЭН-602, вслед за ним — насос ГЦЭНПК-601. Они положили начало серии насосов (ГЦЭН-146, ВЦЭН-147, ГЦЭН-146П, и ВЦЭН-147П) для атомных подводных лодок первого поколения. В дальнейшем, начиная с 1962 года, были созданы насосы для атомных лодок последующих поколений (ГЦЭН-162, ВЦЭН-162, ЦЭН-181МН, ЦЭН-188) для атомных ледоколов типа «Сибирь» и ледоколов с малой осадкой. На АЭС первого поколения нашли широкое применение ГЦН герметичного типа, в которых статор электродвигателя отделялся от ротора тонкой металлической перегородкой и не имел соприкосновения с перекачиваемым теплоносителем, а ротор вращался в перекачиваемой среде. Было разработано и внедрено несколько десятков таких насосов с электродвигателями мощностью от 4,5 до 2400 кВт.
Наиболее распространены главные циркуляционные электронасосы типа ГЦЭН-310, установленные на Нововоронежской АЭС (3 и 4 блоки); Кольской АЭС (1 и 2 блоки); в Словакии на АЭС «Богуницы» (1 и 2 блоки); в Болгарии на АЭС «Козлодуй» (1-4 блоки). Суммарная наработка ГЦН-310 составляет 1800 реакторолет. Максимальная наработка агрегата ГЦН-310 — 200 000 часов. Разработаны и изготовлены серийные насосы с уплотнением вала для АЭС с реактором ВВЭР-1000 ГЦН-195М. Насосные агрегаты следующей модификации - ГЦНА-1391 в экспортном исполнении, повышенной безопасности и надежности с подшипниками на водяной смазке - поставлены на Тяньваньскую АЭС (Китай).
В 1954 году по инициативе главного конструктора ОКБ ЛКЗ Н.М. Синева и директора ФЭИ А.К. Красина, одного из авторов первой в мире АЭС, было решено провести поисковые работы для АЭС с водо-водяным реактором на тепловых нейтронах и турбогенераторной установкой, оборудование которой размещалось на самоходных гусеничных платформах. Станция получила условное название ТЭС-3. В 1957-м было утверждено техническое задание, вышло постановление СМ СССР, а к концу 1958 года завершилась разработка рабочего проекта станции, было развернуто производство и начаты экспериментальные работы. 7 июля 1961 года в Обнинске в ФЭИ реактор достиг критичности, а 14 октября на станции состоялся энергетический пуск. 19 февраля 1962 года станция вышла на номинальную мощность 1,5 МВт и дала ток в систему Мосэнерго. Первый этап опытной эксплуатации ТЭС-3 завершился в 1966 году с выработкой ресурса первой загрузки активной зоны.
По заданию министерства с 1963 года в ЦКБМ были начаты работы над космической ЯЭУ «Енисей». Установка разрабатывалась в соответствии с постановлением правительства и техническим заданием Конструкторского бюро прикладной механики (КБПМ). В разработке КЯЭУ «Енисей» в 70-80-е годы участвовали РНЦ «Курчатовский институт», НИИ НПО «Луч» (Подольск), СФТИ (Сухуми), ФЭИ (Обнинск), ФТИ им. А.Ф.Иоффе, завод «Двигатель» (Талинн), ЦНИИ КМ «Прометей» и многие другие. Полный цикл технологической и экспериментальной отработки КЯЭУ к 1985 году был завершен. Были подтверждены все основные параметры технического задания, в том числе мощность (~5,5 кВт), массогабаритные характеристики и полуторагодичный ресурс.
В рамках международной (США, Англия, Франция и Россия) программы «Топаз», одобренной правительствами США и России, в университете Нью-Мехико в 1991-1997 годах успешно прошли электроэнергетические испытания двух прототипов В-71 и Я21У, которые подтвердили приоритет нашей страны в области космической ядерной энергетики.
В 1967-м в ЦКБМ вливается ОКБ-4, основанное при заводе им. Я.М. Свердлова в 1956 году для создания специального дистанционно-управляемого оборудования для атомной науки и техники. За эти годы ЦКБМ разработало и изготовило огромное количество дистанционно-управляемых станков, манипуляторов, перегрузочных машин и другого оборудования горячих камер. В области стационарной ядерной энергетики уникальным достижением стало создание перегрузочной машины РЗМ-488 для канальных реакторов типа РБМК. Она обеспечивает транспортно-технологические операции перегрузки кассет с ядерным топливом как на остановленном, так и на работающих реакторах типа РБМК-1000 и РБМК-1500. С 1973 по 1988-й изготовлено 18 машин. Для повышения безопасности эксплуатации АЭС проводится модернизация перегрузочной машины РЗМ-488 и приведение ее КД к современным требованиям.
В области судовой атомной энергетики были созданы и внедрены комплексы оборудования: в 1972 году для перезарядки реакторов атомных ледоколов «Ленин» и «Арктика», в 1975-м для замены и ремонта установок ОК-500, в 1981-1982 годах для перезарядки ядерного топлива реакторов атомных ледоколов «Арктика» и «Сибирь», в 1986-м для агрегатной перегрузки атомных ледоколов.
Дистанционно-управляемое оборудование, обеспечивающее технологические операции с радиоактивными изделиями, было разработано, изготовлено и внедрено на АЭС (Белоярская, Нововоронежская, Ленинградская, Курская и др.), в исследовательских и промышленных учреждениях (РНЦ «Курчатовский институт», НИИАР, ЛИЯФ и др.), на комбинатах («Маяк», в Томске и т.д.). Был разработан комплекс оборудования для первого в России завода РТ-1 по регенерации отработанного ядерного топлива, оборудование для камер разделки ядерных космических установок «Бук», «Тополь», «Ромашка», «Енисей». Это потребовало от разработчиков создания не имеющих аналогов фрезерных и токарных станков, станков резки и рубки, буровых станков, подъемно-поворотных столов, зажимных устройств, захватов и другого дистанционно-управляемого оборудования защитных горячих камер.
На протяжении десятилетий ЦКБМ успешно разрабатывало, изготавливало и внедряло оборудование для атомной промышленности по многим показателям превосходящее аналогичное зарубежное оборудование, что позволило обеспечить патентную защиту разработок. Заслуги ЦКБМ в создании новой техники получили высокую оценку: в 1970 году предприятие было награждено орденом Ленина; директор предприятия П.З. Черепанов и его заместитель В.И. Сергеев удостоены звания Героя Социалистического Труда. Десятки сотрудников стали лауреатами премий (Государственной, Ленинской, Совета министров СССР, Правительства РФ), многие награждены орденами и медалями.