陈士榘和几名苏联专家率领一支队伍到甘肃敦煌以西地区勘察原子弹试验场（又称原子弹靶场）。1958年下半年，他们勘察过青海西部、内蒙古西部、新疆东南部等多个地区。经过几个月的艰苦跋涉和勘察，根据苏联专家意见，最后定在敦煌以西地区：核爆心定在甘肃敦煌西北方向，直线距离约130公里；指挥区距敦煌80公里，生活区距敦煌10公里左右，试验场区最大试验功能为2万吨TNT当量。

与此同时，聂荣臻正在北京考虑组建核试验基地领导班子，副总参谋长陈赓推荐了精干细心、工于谋划的第三兵团参谋长张蕴钰，聂荣臻接受这一建议，并报中央军委批准，任命张蕴钰担任即将成立的核试验基地司令员，负责敦煌原子弹试验靶场的建设。

张蕴钰奉命来到敦煌，经过调研，他认为敦煌不合适搞原子弹靶场，两个方面的考虑，一是离敦煌石窟太近，只有130公里。敦煌莫高窟是老祖宗留下的中华瑰宝，核试验像地震一样，一下子就把老祖宗留下的宝贝给震没了，这可是负不起的大罪过。二是没有水源，松土层太厚，而核爆炸产生的烟尘太大，烟尘太大就会随风扩散，造成核沾染区。三是试验当量太小，只能试验两万吨TNT当量的原子弹，显然不能满足中国核事业发展的需要。据后来的核试验基地司令员张志善说：“张蕴钰同志问为什么选在这里，我说苏联专家定的，能搞2万吨。张蕴钰同志说可真是麻子不叫麻子，叫坑人。”

张蕴钰坚持认为，敦煌不合适，尽管是苏联专家定的，也不行，应该另选地方，继续向西，到新疆罗布泊搞靶场建设。张蕴钰立即回到北京，把看到的和自己的想法报给了老上司陈赓。陈赓听后认为，核试验基地眼下只能搞一个，要搞就要搞一个能爆炸百万吨级的。随后，陈赓领着张蕴钰等专程向聂荣臻汇报情况。

说来也凑巧，就在中国将帅们重新考虑原子弹靶场选址时，苏联方面来信了。苏联中型机械工业部部长斯拉夫斯基在信中表示，敦煌地区不适合建原子弹靶场，建议将靶场建设移至新疆罗布泊地区。

1958年12月24日，张蕴钰带领勘察小分队从敦煌出发，经玉门关向西而去，向罗布泊疾驰而去。12月28日，张蕴钰一行抵达罗布泊西北100多公里的地方，打下了第一根木桩，后来这里就是第一颗原子弹的爆心。

罗布泊北部是天山博格达峰，南部是阿尔金山，海拔都在5000米以上，简直就是两道天然的屏障，东部是土山和丘陵，往南是一望无际的沙漠。区域内有流水不断的孔雀河，水资源比较丰富，并且方圆三百公里内没有人烟，地势平坦，海拔1000米，常年刮西风，而且下风向东至敦煌420公里之间没有人烟，也还没有发现有价值的矿藏。将这么一个地方建设成核试验基地，真可谓天造地设。