К работе в институте Андрей Анатольевич приступил в 1946 г. сначала в должности научного консультанта, а затем (с ноября 1947 г.) - начальника отдела, созданного по решению Совнаркома для изучения плутония и урана. В декабре 1952 г. он был назначен директором института, но ещё несколько лет продолжал работу на кафедре. Однако впоследствии он всё же вынужден был прекратить преподавательскую деятельность, и сосредоточил всё своё внимание на развитии института и решении поставленных задач.
Как директор Андрей Анатольевич нёс огромную ответственность за формирование и практическую деятельность всех многочисленных подразделений института с широким спектром сложнейших задач в различных областях знаний, таких, как металлургия, металлофизика, металловедение, коррозия и защита металлов, технология производства топлива, конструкционных материалов и твэлов для ядерных реакторов различных типов и назначения, создание материалов и технологий производства изделий оборонной техники, радиационная химия, переработка облучённого топлива и отходов и др. Каждая из этих задач представляла собой сложную научную и организационную проблему, и применительно к таким материалам, как уран и плутоний, решалась впервые в мире. Создание специальных конструкционных материалов с учётом условий их работы в ядерных реакторах также требовало принципиально новых научных подходов. При этом для всех исследований и разработок устанавливались кратчайшие сроки, а их результаты сразу передавались конструкторским организациям и в промышленность.
Всё это вызывало необходимость создания уникальной экспериментальной базы и специального оборудования для работы с радиоактивными материалами и организации в институте специализированных научных коллективов, которые возглавили известные ученые и высококвалифицированные специалисты. К работе в институте были привлечены академик И. И. Черняев, чл.-корр. С. Т. Конобеевский, док. техн. наук А. Н. Вольский, док. техн. наук А. С. Займовский, чл.-корр. П. П. Будников, чл.-корр. Н. А. Изгарышев, многие другие учёные и демобилизованные из армии специалисты. Под их руководством складывались лаборатории и отделы, для работы, в которых переводились специалисты из различных отраслей промышленности и поправлялись молодые специалисты, окончившие университеты и ВУЗы страны.