Eu finalmente encontrei o problema. Na verdade, foi uma questão de roteamento. Por padrão, o kernel Linux não aceita informações de roteamento de mensagens ICMPv6, então eu coloco
echo 128 > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/accept_ra_rt_info_max_plen
Opcionalmente, eu poderia definir a rota através da interface wlan manualmente usando:
route -6 add <prefix of WAN interface>/64 gw <address of wlan0 interface>
no cliente situado na LAN