Я уточню, что падение с ошибкой происходит в райнтайме. И после перезапуска приложения ошибка продает. Возможно NoClassDefFoundError и тайное исчезновение классов имеют разные причины.
Об исчезновении классов в райнтайме упоминалось еще в Совмещение Kotlin и Java в одном проекте - #2 от пользователя yarik1706
Изменение sourceSets не помогает. Главный класс и так на kotlin.
Помогает полный clean проекта (вместе с подмодулями), но решение проблемы спорное