Первой боевой серийной советской атомной бомбой стала запущенная в производство в 1953 г. 30-килотонная "Татьяна" ("изделие 244Н") с зарядом РДС-4. Она весила 1200 кг, а габариты позволяли принять эту бомбу на вооружение не только Дальней, но и Фронтовой авиации, в том числе и для бомбардировщиков Ил-28. В варианте носителя ядерного оружия Ил-28 оснастили соответствующим оборудованием, включая аппаратуру для регистрации параметров взрыва, и тер-мостатировали грузовой отсек. В кабинах экипажа установили светозащитные шторки. Весной 1953 г. Ил-28 в новом варианте выдержал заводские испытания.
Впервые бомбардировщик реально приобщили к ядерному оружию 23 августа 1953 г., когда на полигоне в Семипалатинске с высоты 11 000 м с него сбросили "Татьяну", взорвавшуюся в 600 м от земли. Позднее для доставки атомных бомб подготовили более 400 самолетов.
Спустя год, в сентябре 1954 г., на Тоцком полигоне в Оренбургской области в первый и единственный раз состоялись учения с применением ядерного оружия. В задачу Ил-28 входило сопровождение самолета-носителя атомной бомбы Ту-4 и фотографирование выхода "специзделия" из грузового отсека бомбардировщика, а затем и собственно ядерного взрыва.
Поскольку речь зашла о ядерном оружии, то уместно упомянуть, что несколько Ил-28 переоборудовали в радиационные разведчики, сменившие радиоуправляемые Як-9В с поршневыми моторами. В отличие от "яков", "илы" пилотировали летчики, при этом в кабинах самолета установили биологическую защиту в виде свинцовых плит.
