然而，在7月23日召开全体会议后，会议情况急转直下，开始集中批判所谓的“彭德怀为首的右倾机会主义反党集团”。面对突如其来的变化，赵尔陆不得不作检讨。1960年9月，赵尔陆被免去部长职务。
12月8日至1961年1月6日，国防工业三级干部会议召开。会上，赵尔陆被定性为“彭黄漏网分子”，受到批判。那段时间，赵尔陆心情很不好，对秘书说：“我写检讨也过不了关了。”这期间，他患了心脏病，嗓子突然失音。 国防工业三级干部会议后，赵尔陆的身体稍好一些，他陪同新任部长段君毅去工厂视察，在几个月的时间里，还走访了延安等一些老区和许多偏僻、穷困地区。
六
1959年11月7日，赵尔陆向中共中央军委常委汇报了国防工业情况。军委常委认为，应该在军委领导下成立一个国防工业委员会，加强对国防工业的领导。10日，中共中央军委向中共中央建议成立国防工业委员会。12月1日，国防工业委员会成立，贺龙任主任，赵尔陆等14人为委员。
1960年7月，正当中国处于国民经济暂时困难时期，苏联政府两次照会中国政府，单方面决定撤回全部在华专家，撕毁所有合同和技术合作项目，并带走了所有的图纸资料。
中苏公开分裂，国际环境恶化。中共中央、中共中央军委决定，国家科技力量包括财力、物力主要集中用在研制战略武器等军事尖端技术上。赵尔陆深知，在接受苏联援助的同时，中国国防工业坚持自力更生为主的方针，已培养出了一批科技人才，还有从国外回来的钱学森、钱三强、王淦昌等著名科学家，中国的导弹和原子弹一定能横空出世。因此，他对发展中国的导弹和原子弹很有信心。
9月，赵尔陆任国家经济委员会副主任。10月27日，他陪同聂荣臻视察包头钢铁公司和两个军工厂。在听取3个单位的汇报后，赵尔陆提出：搞科学研究，要集中力量，将研究试验、生产试制、使用结合起来，搞综合利用，这样就可能很快取得成果。聂荣臻赞成他的意见。11月4日，赵尔陆陪同聂荣臻前往西北导弹发射场，听取副总参谋长兼国防科委副主任张爱萍、发射基地司令员孙继先、国防科委委员钱学森等关于国产近程地对地导弹发射试验各项准备工作的情况汇报。5日清晨，聂荣臻、赵尔陆、钱学森等到达导弹发射阵地指挥所，主持中国国产第一发地对地导弹发射试验。上午9时，导弹点火起飞，按预定的弹道飞行，准确命中弹着区，试验圆满成功。
随后，赵尔陆又陪同聂荣臻视察西北地区国防工厂。11月30日，他和聂荣臻联名给中共中央军委并中共中央写了《关于西北地区国防工厂情况的报告》，《报告》写道：这次到西北，从兰州、宝鸡、虢镇、兴平到西安，看了18个国防工厂。自中央9月13日召开解决国防工业生产中存在的主要问题的电话会议后，各厂发动群众，大抓质量，两个多月有些改进，但问题仍然很多很大。这些工厂的产品质量问题都没有真正解决，多数工厂大约有三分之一到一半以上的品种未过关，交不出合格的产品。有的过去过关的老品种，现在又退步了，走回头路。因此大抓质量的工作，绝对不能松弛，必须突破现有的技术关键，把规章制度建立起来，使现有产品的质量能够稳定过关，并为今后生产更多的更高级的新品种作准备。《聂荣臻年谱》，人民出版社1999年版，第747页。
1961年1月20日，赵尔陆任国防工业委员会副主任，仍兼国家经济委员会副主任职务。8月，中共中央决定成立国务院国防工业办公室（简称“国防工办”），在国务院、中共中央军委双重领导下，归口管理国防工业。12月，国防工办正式成立，国务院副总理、总参谋长罗瑞卿兼任主任，赵尔陆任常务副主任，主持日常工作。
国防工办成立后，在罗瑞卿主持下，加快了新武器研制的步伐。二机部党组根据核武器研制已取得很大进展的形势，经过认真讨论，于1962年9月11日拟定了《关于自力更生建设原子能事业情况的报告》，提出了争取在1964年，最迟在1965年上半年爆炸中国第一颗原子弹的两年规划。为了实现1964年爆炸第一颗原子弹的目标，遵照刘少奇的指示，罗瑞卿于1962年10月30日向中共中央提交了成立由15人组成的中央专门委员会的报告。11月3日，毛泽东审阅了罗瑞卿的报告，批示：“很好，照办。要大力协同做好这件工作。”当代中国丛书：《当代中国的国防科技事业》（上），当代中国出版社1992年版，第48页。11月17日，刘少奇在中共中央政治局会议上，根据中央关于加强对原子能工业领导的决定，正式宣布成立“中共中央专门委员会”领导原子能事业，周恩来任主任委员，委员有贺龙、李富春、
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