Симферополь
После смерти сначала отца, а потом и матери, Кирилл в 1920 г. (к этому времени семья Синельниковых перебралась в Крым) поступает на физико-математический факультет математического отделения Крымского (Таврического) университета им. М. В. Фрунзе в г.Симферополе. Совмещая учебу с работой на кафедре физики университета (лабораторный механик, лаборант, ассистент), а по вечерам подрабатывая еще и в кинотеатре в качестве тапера, он под руководством профессора-электротехника С. Н. Усатого занимался научными исследованиями. Здесь, в стенах университета он сошелся с однокашником Игорем Курчатовым. В ноябре 1923 г. они досрочно окончили полный курс университета.
Баку
По приглашению С. Н. Усатого Кирилл отправился в Баку, в Азербайджанский государственный университет, где стал работать старшим преподавателем на кафедре физики. В стенах Бакинского университета были выполнены первые работы Кирилла Синельникова по электролизу твердых тел. В 1924 г. состоялся V Всесоюзный съезд физиков, на котором он выступил с докладом по этим работам. На доклад молодого ученого из Азербайджана обратил внимание А. Ф. Иоффе. Он пригласил его в Ленинград, в знаменитый физико-технический институт — ЛФТИ. С. Н. Усатый, понимая насколько важно для молодого, перспективного ученого это приглашение, порекомендовал Кириллу принять его. После года работы в Баку, К. Д. Синельников переезжает в Ленинград.
Ленинград
Ленинградский период жизни К. Д. Синельникова был недолгим, но весьма продуктивным. Вместе с И. В. Курчатовым, который вслед за ним тоже перебрался в ЛФТИ, он занимался физикой диэлектриков. В 1926 г. к этим работам был привлечен выпускник Ленинградского политехнического института Антон Вальтер. Творческое сотрудничество и дружбу эти три крупных ученых пронесли через всю свою жизнь.
Кембридж
В 1928 г. А. Ф. Иоффе предложил К. Д. Синельникову поехать на стажировку в Англию, в Кембридж, в Кавендишскую лабораторию сэра Э. Резерфорда. В то время здесь уже работали И. В. Обреимов, П. Л. Капица, Г. А. Гамов. В Кембридже К. Д. Синельников продолжает заниматься физикой твердого тела. Там же он создает вакуумный электромотор на 180000 оборотов в минуту. Это говорит о том, что и в те годы он интересовался чисто техническими проблемами и успешно их решал. К маю 1930 г. по результатам исследований была написана диссертация на соискание ученой степени доктора философии Кембриджского университета «Влияние магнитного поля на электропроводность монокристаллов кадмия». Но защитить ее он не успел (срок стажировки заканчивался). В Кембридже он познакомился с Эдной Купер, вскоре ставшей его женой. С ней вместе он в мае 1930 г. надолго вернулся в Ленинград. Его ждали в Харькове, где незадолго до этого — в 1928 г. был организован УФТИ — Украинский физико-технический институт.
Харьков
Известно письмо И. В. Обреимова, первого директора УФТИ, датированное 8 апреля 1930 г., в котором он убеждает К. Д. Синельникова поскорее, не раздумывая, приехать в Харьков и приступить к работе в институте, одним из тройки организаторов которого он его считает (И. В. Обреимов, А. И. Лейпунский, К. Д. Синельников).
В УФТИ К. Д. Синельников возглавил отдел физики ядра (1930—1942 г.). С этой областью физической науки он познакомился в Кембридже, где работали будущие лауреаты Нобелевской премии Дж. Кокрофт и Э. Уолтон, впервые расщепившие в апреле 1932 г. ядро лития ускоренными протонами. В том же году, спустя всего несколько месяцев (10 октября) под его руководством эксперимент впервые в СССР был успешно проведен в Харькове. Им было положено начало развития отечественной ядерной физики. Вскоре вслед за УФТИ, ядерно-физическая лаборатория создается И. В. Курчатовым в Ленинградском ФТИ.
Первые годы работы УФТИ отмечены огромным энтузиазмом его молодых сотрудников, обеспечившим быстрое становление института, который превращается в один из ведущих физических центров страны. В нем возникают и развиваются хорошо известные сегодня харьковские научные школы теоретической физики (Л.Д. Ландау), физики низких температур (Л. В. Шубников), физики кристаллов (И. В. Обреимов), ядерной физики (К. Д. Синельников, А. И. Лейпунский). Исследования по ядерной физике, и в первую очередь расщепление ядра лития, дали мощный импульс в развитии новых областей физической науки и техники, первопроходцем которых стал УФТИ. Потребовались мощные ускорители заряженных частиц для исследования взаимодействия пучков заряженных частиц с ядрами более тяжелых элементов. Начало развиваться новое направление — ускорительная техника (К. Д. Синельников, А. К. Вальтер), первенцем которого был построенный еще до войны электростатический генератор Ван де Граафа, самый мощный в Европе, с огромным кондуктором диаметром 10 метров. Для его откачки потребовались мощные высоковакуумные насосы. Их разработка и опыт их применения означали создание отечественной вакуумной физики и техники, колыбелью которых тоже становится довоенный УФТИ(К. Д. Синельников, А. К. Вальтер). Во время войны в эвакуации эти насосы пригодились для оборонных работ, одним из направлений которых было создание вакуумной технологии нанесения антирефлексных покрытий на оптику приборов управления артиллерийским огнем (К. Д. Синельников, А.К. Вальтер). Это была разведка нового важного направления деятельности УФТИ, уже послевоенного, получившего наименование «вакуумная металлургия» (К. Д. Синельников, В. Е. Иванов). Это направление обеспечило разработку материалов реакторостроения, порученного УФТИ (после войны институт стал называться ФТИ АН УССР, позже ХФТИ МАЭП СССР, а с 1993 г. ННЦ ХФТИ) руководителем ядерной программы СССР академиком И. В. Курчатовым, а затем нашедшее широкое применение и в других областях техники.
